Koordinationsfonds

• Antragsteller: Professor Dr. Alexis Maizel
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318879394

Eine seit langem bestehende zentrale Frage der Biologie ist die nach der Übersetzung von genetischer Information in die Gestalt eines Organismus. Die Gestaltbildung, oder Morphogenese, entspringt dem dynamischen Zusammenspiel zwischen Zellteilung, Musterbildung und Wachstum und agiert über mehrere räumliche Größenordnungen. Diese Umstand beruht darauf, dass elementare Zelleigenschaften das Verhalten von Zellpopulationen und Organen bestimmen. Pflanzenzellen sind in der Beziehung einzigartig als dass sie aufgrund der zellwand-vermittelten Verbindung zwischen Nachbarzellen immobil sind. Da Pflanzenzellen deswegen ihr Verhalten intensiv abstimmen müssen, stellt dieses Charakteristikum eine besondere Herausforderung für die Integration einzelner Zellen dar. Dieser hohe Grad an Komplexität ist ein Grund dafür dass, trotz Fortschritte in einzelnen Aspekten, die Kontrollmechanismen der pflanzlichen Morphogenese nicht umfassend verstanden sind. Jedoch ergeben sich neuerdings durch die Kombination von Biologie, Physik und Computerwissenschaften vielversprechende Ansatzmöglichkeiten um ein ganzheitliches und quantitatives Verständnis der Gewebemorphogenese zu erlangen. Die multidisziplinäre Forschergruppe Quantitative Morphodynamics of Plants wird diese neuen Möglichkeiten zur Untersuchung der Morphogenese nutzen. Sie wird die Natur und Logik der interzellulären Koordination untersuchen, die für die Kontrolle des Verhaltens von Zellen mit unterschiedlichen Eigenschaften während der Gewebemorphogenese essentiell sind. Zu diesem Zweck vereinigt die Forschergruppe Experten in pflanzlicher Entwicklungsbiologie, der Computerwissenschaft und der Physik. Diese Kombination erlaubt nicht nur die multi-dimensionale Visualisierung und quantitative Analyse von multizellulären Wachstumsprozessen, sondern auch deren Integration in Computer-basierten realistischen Modellen. Die iterative und reziproke Interaktion zwischen traditionell isolierten Disziplinen charakterisiert insofern einen innovativen Ansatz der insbesondere Entwicklungsbiologen ermöglicht, neue Hypothesen zur Kontrolle der Morphogenese zu formulieren und zu testen.Wir erwarten, dass die Aktivität der Forschergruppe einen starken Einfluss auf insbesondere drei Bereiche haben wird:Auf der rein wissenschaftlichen Ebene wird die Forschergruppe wichtige Fortschritte bei der Frage erzielen, welche generelle Prinzipien für die pflanzliche Morphogenese und für Morphogenese allgemein entscheidend sind.In Bezug auf Ressourcenentwicklung wird die Forschergruppe ein Katalysator für die Generierung und Anwendung neuer rechenbetonter Werkzeuge für das Gebiet der quantitativen Morphogenese sein.Auf der Ausbildungsebene fördert die Forschergruppe die Entwicklung einer Gruppe von jungen Entwicklungsbiologen, die in der Lage ist, die traditionelle Zell- und Molekularbiologie mit rechnergestützten, quantitativen und physikalischen Methoden zu unterstützen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2581: Morphodynamik der Pflanzen