Zusammenspiel von Auxin und Jasmonaten in der Entwicklung von Gynoecia und Früchten der Tomate

• Antragstellerin: Professorin Dr. Bettina Hause
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404178704

Die Fortpflanzung von Pflanzen erfordert die genaue Koordination der Entwicklung der Blütenorgane, der Befruchtung und der Fruchtbildung. Die Pflanzenhormone Auxin und Jasmonsäure (JA) spielen dabei eine wichtige Rolle und kontrollieren die zeitliche Abstimmung dieser Prozesse. Unsere Vorarbeiten deuten darauf hin, dass Auxin und JA bei der Regulierung der Fruchtblattentwicklung und der Einleitung der Fruchtbildung als Folge einer erfolgreichen Befruchtung zusammenwirken. Dabei wurden die Transkriptionsfaktoren SlMYB21 und SlMYB24 identifiziert, die sowohl von Auxin als auch von JA reguliert werden. Weiterhin zeigten wir in der ersten Phase des Projekts, dass SlARF8A und SlARF8B als zentrale Regulatoren der Fruchtbildung fungieren. Slarf8aSlarf8b-Doppelmutanten sind in der Entwicklung von Griffel und Narbe beeinträchtigt und produzieren unabhängig von der Befruchtung samenlose Früchte. Darüber hinaus weisen die Fruchtblätter Slarf8aSlarf8b-Doppelmutanten einen reduzierten JA-Gehalt sowie eine verminderte Expression von SlMYB21 und SlMYB24 auf. Wir haben Mutanten mit Funktionsverlust von SlMYB24 sowie Slmyb21Slmyb24-Doppelmutanten erzeugt und festgestellt, dass Slmyb24 den Slmyb21-Phänotyp in Bezug auf die Entwicklung des Fruchtblatts und die Fruchtbildung erheblich verstärkt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass SlARF8, SlMYB21/24 und JA bei der Regulierung der Blüten- und Fruchtentwicklung zusammenwirken. In der zweiten Antragsperiode wollen wir die folgenden Hypothesen testen: (i) SlARF8 fördert die JA-Produktion, möglicherweise durch eine Aktivierung von SlMYB21, und SlMYB21 hemmt die Expression von SlARF8; (ii) SlMYB21 und SlMYB24 wirken zusammen, um die Blütenentwicklung und den Übergang zur Fruchtbildung zu regulieren und (iii) SlARF8, SlMYB21 und JA sind zentrale Regulatoren der Narbenentwicklung. Dazu wollen wir die genetischen und molekularen Interaktionen zwischen SlARF8, SlMYB21/24 und JA bei der Entwicklung des Fruchtblatts und insbesondere der Narbe sowie bei der Fruchtbildung untersuchen. Wir werden: 1. die regulatorische Interaktion zwischen SlMYB21 und SlARFs durch Erzeugung und Charakterisierung von Doppel- und Dreifachmutanten aufklären, 2. die der Auswirkungen eines gleichzeitigen Funktionsverlustes von SlMYB21 und SlMYB24 charakterisieren, und 3. die Entwicklung und Genexpression in Narben von Wildtyp- und Mutantenpflanzen analysieren. Die Ergebnisse dieser Arbeiten werden Aufschluss über die koordinierte Funktion von MYBs und ARFs bei der Reproduktion der Tomate geben und damit insbesondere den Cross-talk zwischen Auxin und JA bei der Regulierung der Reproduktion in der Tomate aufklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländ. Mitantragstellerin: Dr. Naomi Ori