Funktionelle Studien und quantitative Bildgebung zum Stoffwechsel des sich entwickelnden Maiskorns

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Hardy Rolletschek
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411666988

Maiskörner sind die größten Getreidekörner. Alle Biosynthesen im Hauptspeicherorgan Endosperm erfolgen unter hypoxischen Bedingungen (Sauerstoffmangelsituation). Im vorangegangenen Projekt haben wir die Mechanismen zur Anpassung an Hypoxie im Maisendosperm untersucht. Wir entdeckten ein Hohlraumsystem innerhalb des Korns, das für die Assimilat-Allokation von Bedeutung ist, und identifizierten Stoffwechselwege (Gene, Metabolite), welche unmittelbar durch Sauerstoffverfügbarkeit/Hypoxie reguliert werden. Mit diesem Wissen generierten wir neue genetische Maismodelle mit modulierter Expression von Genen, die am O2-Signalling/-akklimatisierung (Transkriptionsfaktoren), dem mitochondrialen Energiestoffwechsel (2-Oxoglutarat-Dehydrogenase) und dem Zuckerstoffwechsel (Sorbitol-Dehydrogenase 1) beteiligt sind. Wir erwarten, dass die Modulation dieser Gene zu Anpassungen im Energie-, Redox- und Zuckerstoffwechsel führt, was wiederum für die Biosyntheseleistung des Korns und die Kornfüllung von Bedeutung ist. Dieses neue Projekt zielt darauf ab, die funktionelle Bedeutung dieser Zielgene zu untersuchen. Konkret planen wir eine umfassende Charakterisierung der entsprechenden transgenen und mutierten Maispflanzen durch den kombinierten Einsatz von Magnetresonanzimaging und FTIR-Mikrospektroskopie. Darüber hinaus werden wir Metabolit- und Transkriptprofile (via LC/MS bzw. RNASeq) für eine vollständige biochemische und molekulare Charakterisierung des Maiskorns generieren. Der integrierte Ansatz wird eine Bewertung der Bedeutung ausgewählter Gene für die Biosynthesefähigkeiten und die Kornfüllung bei Mais ermöglichen. Ziel ist es, unser Verständnis der Assimilatnutzung und der Ertragsbildung bei wichtigen Getreidearten zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Karen Koch; Professor Dr. Alan Myers
• Mitverantwortlich(e): Privatdozentin Dr. Ljudmilla Borisjuk