Selektion und Etablierung von Modellorganismen streptophytischer Algen (CharMod)

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan A. Rensing; Professor Dr. Hendrik Schubert; Privatdozent Dr. Klaus von Schwartzenberg
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410739858

Landpflanzen stellen eine monophyletische Gruppe dar, die vermutlich auf ein einziges erfolgreiches Ereignis der Kolonisierung des terrestrischen Habitats vor ca. 500 Millionen Jahren zurückgeht. Es wird angenommen, dass in den Algen-Genomen der streptophytischen Vorläufer der Landpflanzen, im Gegensatz zu den Grünalgen, die Grundlagen zur biochemischen und molekularen Adaptation an die extremen Bedingungen an Land angelegt waren. Zur Vertiefung unseres evolutionären Verständnisses, aber auch hinsichtlich der Notwendigkeit einer erhöhten Nahrungsmittelproduktion, erscheint es essentiell, diejenigen Eigenschaften genau zu erfassen die streptophytische Algen prädestinierten zu Landpflanzen zu evolvieren (und damit einen der drastischsten vorstellbaren Habitatwechsel zu vollführen).Ein Hauptgrund dafür, dass nur wenige Arbeiten zu streptophytischen Algen in Bezug auf Stress-Resilienz vorliegen, liegt in einem grundlegenden Mangel an geeigneten und gut etablierten Modellorganismen.Ziele unseres beantragten Gemeinschaftsprojektes sind daher: (a) Akzessionen mit Potential für Modellorganismen aus den Algenklassen Charophyceae, Coleochaetophyceae und Zygnematophyceae zu selektieren. Aus diesen Klassen mit höchstem Verwandtschaftsgrad zu Landpflanzen wird angestrebt, Organismen mit relativ kleinen Genomen zu identifizieren, die ein schnelles Wachstum unter axenischen Bedingungen sowie einen geschlossenen Lebenszyklus in vitro zeigen,(b) genetische Sequenzresourcen (Genome, Transkriptome) für ausgewählte Algen mit Eignung zum Modellorganismus zu generieren,(c) die Etablierung von Methoden zur genetischen Modifikation und Transformation ausgewählter Algen, (d) in einem proof-of-concept-Ansatz erste Vergleiche durchzuführen, um molekularphysiologische Antworten auf Behandlung mit osmotischen Stress sowie Pflanzenhormonen (z.B. Cytokinine) für Vertreter aller drei Algenklassen zu erfassen. Wir erwarten, dass die Etablierung robuster Modellsysteme zusammen mit Sequenz-Ressourcen und Methoden der genetischen Modifikation einer stetig wachsenden Zahl von WissenschaftlerInnen helfen wird, Forschungen zur molekularen Adaptation durchzuführen, die beim Landgang der Vorläufer rezenter streptophytischer Algen erfolgte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen