Untersuchung zur Funktion des Marchantia polymorpha MpKNX1C Gens

• Antragstellerin: Dr. Madlen I. Rast-Somssich
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 346427893

Während ihres Lebenszyklus wechseln alle Eukaryoten zwischen haploiden (1n) und diploiden (2n) Stadien. Charakteristisch für Landpflanzen ist dabei ein Vielzellstadium in beiden Generationen, während ihre mutmaßlichen Vorfahren, grüne Algen (Charophyten), das Vielzellstadium nur in der haploiden Generation entwickelten. Dieser Generationswechsel förderte morphologische und physiologische Anpassungen an die terrestrische Umgebung und hatte daher einen entscheidenden Einfluss auf die Evolution von Landpflanzen.Das Lebermoos Marchantia polymorpha ist ein idealer Modellorganismus um die genetischen Grundlagen für die Entwicklung des Generationswechsels zu studieren. M. polymorpha ist ein Mitglied der am frühesten abzweigenden Entwicklungslinie der Landpflanzen. Es ist daher anzunehmen, dass der genetische Aufbau von M. polymorpha dem gemeinsamen Vorfahren aller Landpflanzen am ehesten ähnelt. Die geringe genetische Redundanz regulatorischer Genfamilien, ein vorwiegend haploider Lebenszyklus und die großen Fortschritte der verganger Jahre in der funktionellen Genomik fördern zudem genetische Analysen in diesem Modell. Das Ziel dieses Projektes ist es, das genetische Programm auzuschlüsseln, das der Entwicklung einer diploiden, vielzelligen Generation in der Landpflanze M. polymorpha zugrunde liegt . In früheren Studien konnte bereits gezeigt werden, dass Mitglieder der KNOTTED-like homeobox (KNOX) Genfamilie eine zentrale Rolle für Entwicklung von Sporophyten in verschiedenen Linien von Eukaryoten spielten. Daher könnten diese Gene entscheidend für die Evolution des Generationswechsels in Landpflanzen gewesen sein. Das M. polymorpha Genom kodiert je ein KNOX1 (MpKNX1C) und KNOX2 (MpKNX2) Volllängen-Protein. Während die Funktion von MpKNX2 kürzlich in einer ersten Studie beschrieben wurde, ist bisher nur wenig über die Rolle von MpKNX1C bekannt. Ich schlage daher eine funktionelle Charakterisierung von MpKNX1C vor, die sowohl die Aufklärung des Expressionsmusters als auch die Charakterisierung von Funktionsgewinn- und Funktionsverlustmutanten umfasst. Ich werde außerdem Protein Interaktionspartner identifizieren und nach Zielgenen suchen, die durch MpKNX1C reguliert werden. Die Ergebnisse dieser verschiedenen Ansätze werden es mir ermöglichen MpKNX1C eine spezifische Funktion zuzuweisen und unser Wissen über die Evolution und Vielfalt regulatorischer Systeme in Landpflanzen erweitern.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeber: Professor Dr. John L. Bowman