Entwicklung einer sequenzindizierten Kollektion transposoninduzierter Maismutanten und deren Anwendung in der Wurzelentwicklungsbiologie

• Antragstellerin: Dr. Caroline Marcon
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415165461

Die genomweite Insertionsmutagenese ist ein Werkzeug zur Erzeugung von Funktionsverlustmutationen in nahezu allen Genen eines Genoms. Für die Herstellung von Insertionsmutanten in Mais kann das System der Mutator Transposonmutagenese verwendet werden.Das übergeordnete Ziel dieses Forschungsantrags ist die Herstellung einer sequenzindizierten Kollektion von Mutator-induzierten Maismutanten durch Sequenzierung der Transposoninsertionen. Hierfür wird eine effiziente Hochdurchsatz-Sequenzierungsmethode namens „Mutant-seq“ (Mu-seq), verwendet. Anschließend wird die neu entstandene Ressource sequenzindizierter Transposoninsertionen in die „MaizeGDB“ Datenbank eingepflegt und für revers- und vorwärtsgenetische Experimente verwendet.In Vorarbeiten haben wir Mutator-induzierte F2-Populationen hergestellt. Die weitere Vergrößerung dieser F2-Populationen ist noch immer im Gange. Zur Entwicklung einer Mutantenkollektion wurden zwei Inzuchtlinien mit genetisch unterschiedlichem genetischem Hintergrund ausgewählt. Die erste Inzuchtlinie B73 gehört dem „Dent“-Pool an und wurde als erstes Referenzgenom von Mais sequenziert. In den letzten Monaten habe ich das Mu-seq-Protokoll in unserem Labor etabliert und es auf 576 F2-Familien unserer Mutator-induzierten B73-Population angewendet. In dieser ersten Mu-seq-Bibliothek wurden 20.081 Keimbahnmutationen identifiziert, die 11.457 unterschiedliche Genmodelle repräsentieren.Kürzlich haben wir dem Projekt die französische Inzuchtlinie F7 aus dem „Flint“-Pool hinzugefügt. Zum einen stellt F7 eine wichtige genetische Ressource für die europäische Maisforschung dar, weil sie in gemäßigten europäischen Breiten stabiles Wachstum zeigt, und zum anderen steht die Genomsequenz der Inzuchtlinie F7 seit Kurzem zur Verfügung. In dem im Antrag vorgeschlagenen Projekt werden wir Mu-seq-Experimente an 2.304 Mutator-induzierten F2-Familien durchführen und die entwickelte revers-genetische europäische Ressource anschließend in die „MaizeGDB“ Datenbank integrieren.Das zweite Ziel dieses Antrags ist die Nutzung der genetischen Mu-seq-Ressource für eine vorwärts-genetische Phänotypisierung zur Identifizierung wurzelspezifischer Mutationen. In der zweiten Förderperiode sollen die der Mutation zugrundeliegenden Gene schließlich kloniert und charakterisiert werden. Die Identifizierung von Genen, die bestimmte Mutantenphänotypen hervorrufen, wird durch die Kombination von BSR-seq und der Verfügbarkeit der sequenzindizierten Mu-seq-Bibliothek vereinfacht. Diese liefert eine begrenzte Anzahl an Kandidatengenen für jedes BSR-seq-Intervall.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen