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Projekt
AUREATE_Erhöhte Widerstandsfähigkeit nach Vererbung von Epimutationen
Fachliche Zuordnung
Genetik und Genomik der Pflanzen
Förderung
Förderung von 2018 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 355708846
Die vergangene Dekade hat erhebliche Fortschritte gesehen in unserem Verständnis der molekularen Mechanismen sowie der genetischen Variation, die der Anpassung von Pflanzen an die Umgebung zugrunde liegen. Es ist klar, dass genetische und epigenetische Faktoren zusammenwirken, damit Pflanzen biotischen und abiotischen Stressfaktoren widerstehen können. Von besonderem Interesse ist die Antwort von Pflanzen auf wiederholte Episoden desselben Stresses, und es besteht kein Zweifel daran, dass das epigenetische 'Gedächtnis' innerhalb derselben Generation eine wichtige Rolle bei der Akklimatisierung (auch Priming genannt) von Pflanzen spielt. Das Ergebnis ist, dass Pflanzen einem Stress, dem sie zum zweiten Mal ausgesetzt sind, dann oft besser widerstehen können. Wir beginnen jedoch erst zu verstehen, wie solch ein epigenetisches Gedächtnis geschaffen und dann beibehalten wird. Darüber hinaus ist unser Wissen darüber, wie und wie schnell induzierte epigenetische Veränderungen wieder gelöscht werden, nach wie vor unzureichend. In AUREATE werden wir mit der Modellpflanze Arabidopsis untersuchen, ob und wie sich differenzierte Zellen sowie Stamm- und Keimzellen bei der Etablierung und Erhaltung eines epigenetischen Gedächtnisses unterscheiden, wobei wir modernste Methoden für Zelltyp-spezifische Analysen verwenden werden. Transposons stellen einen wesentlichen Faktor dar, der die Verteilung von epigenetischen Veränderungen im Genom bestimmt, und sie sind gleichzeitig typischerweise die variabelsten Bestandteile von Genomen. Aus diesem Grund werden wir eine Reihe von genetisch unterschiedlichen Stämmen untersuchen, um die Rolle von Transposons im bei der Ausprägung des epigenetischen Gedächtnis zu ermitteln. Um zu verstehen, wie Pflanzen entweder verhindern oder erlauben, dass das epigenetische Gedächtnis an die nächste Generation weitergegeben wird, werden wir als nächsten Schritt die Übertragung neu erworbener epigenetischer Informationen von Stammzellen über Gameten zum Soma der nächsten Generation untersuchen. Weiterhin werden wir normale Nachkommen mit solchen vergleichen, die durch asexuelle Regeneration entstanden sind. Mit diesen Studien werden wir nicht nur spezifische Regionen des Genoms identifizieren, die mit epigenetischen Modifikationen auf Stress reagieren, sondern auch unterscheiden können, welche während der Keimbahnentwicklung entweder stabil sind oder verloren gehen, und welche im Laufe der Evolution stabil waren oder aber zwischen nahen Verwandten variieren. Mit genetischen Methoden sowie gezielter Epigenom-Modifikation werden wir dann beginnen, die zugrunde liegenden Mechanismen zu offenbaren, die für das epigenetische Gedächtnis verantwortlich sind. Zusammenfassend werden die Ergebnisse von AUREATE ein tieferes Verständnis des transgenerationalen Gedächtnisses in Pflanzen und dessen potentielle Anwendung zur Erhöhung der Stressbelastung bei wirtschaftlich bedeutsamen Pflanzenarten ermöglichen.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Großbritannien, Österreich, Schweiz
