Kartierung der molekularen Grundlagen der Wuchsformabweichungen in tropischen alpinen Arabidopsis thaliana

• Antragstellerin: Angela Hancock, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418081867

In alpinen Gegenden können starke Temperaturgradienten über geographisch kurze Entfernungen auftreten. Dies macht Höhenmerkmalsgefälle zu effektiven Systemen, um die genetischen und physiologischen Grundlagen für Anpassungen aufzudecken, die das Überleben in rauen Gegenden ermöglichen. In größeren Höhenlagen sind verschiedene spezifische Wuchsformen vermehrt zu finden. Zu diesen gehören niedrigwüchsige und kriechende Sträucher, Polsterpflanzen, Rispengräser und krautige Rosettenpflanzen. Verschiebungen zu niedrigwüchsigen und kompakteren Formen treten über die Arten hinweg auffallend häufig auf und es wird vermutet, dass sie durch einen erhöhten Bedarf an Kälteresistenz entstanden sind. Arabidopsis thaliana ist ein starkes ökologisches Modell, da wir die Kenntnisse und die verschiedenen genetischen und molekularen Werkzeuge, die an diesem System entwickelt wurden, anwenden können, um die spezifischen molekularen und genetischen Grundlagen für evolutionäre Veränderungen zu identifizieren. Wir haben mehr als 1000 A. thaliana-Akzessionen aus Höhenlagen von 2222 bis 4432m in acht Gebirgszügen in Äthiopien gesammelt, einschließlich Höhentransekten bei vier der Gebirgszüge. Bei den Akzessionen aus großen und niedrigeren Höhenlagen sehen wir bemerkenswerte Unterschiede bei der Wuchsform, wobei die Akzessionen aus den größten Höhenlagen eines von zwei phänotypischen Extremen aufweisen: entweder extremer Zwergwuchs oder eine kriechende Wuchsform mit plagiotropem Wachstum. Diese phänotypischen Verschiebungen erinnern an jene, die bei verschiedenen Arten klassischerweise mit großer Höhenlage assoziiert sind. Das Hauptziel dieses Antrags ist es, die für die Wuchsformveränderungen verantwortlichen genetischen Varianten zu identifizieren und die Evolutionsgeschichte dieser bei vier sich wiederholenden Merkmalsgefällen bei äthiopischen afroalpinen A. thaliana zu rekonstruieren. Das Projekt hat die folgenden spezifischen Ziele:Ziel 1: Zwölf repräsentative Genome von normalen, Zwerg- und plagiotropen Akzessionen zusammenzustellen, strukturelle Varianten zu identifizieren und eine äthiopische Pan-Genom-Referenz zu erstellenZiel 2: Identifizierung der genetischen Loci, die der Variation der Wuchsform zugrunde liegen, mittels genomweiter Assoziation (GWAS) und rekombinanter Populationen (F2s)Ziel 3: Erforschen der Anpassungen im Zusammenhang mit diesen Wuchsformveränderungen

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Äthiopien
• Kooperationspartner: Dr. Sileshi Nemomissa