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FOR 5098:  Innovation und Koevolution in der sexuellen Reproduktion von Pflanzen - ICIPS

Fachliche Zuordnung Biologie
Förderung Förderung seit 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431732981
 
Als die frühen Landpflanzen ihr Verbreitungsgebiet ausdehnten, setzten sie sich dem ständigen Risiko der Austrocknung aus. Daher veränderte sich auch die sexuelle Reproduktion der Pflan-zen, so dass sie von Wasser unabhängiger wurden. Landpflanzen entwickelten eine ganze Reihe an wichtigen Innovationen in der sexuellen Reproduktion, wie beispielsweise die Bildung von Sporen (Pollen) die unbewegliche Spermazellen transportieren, Samenanlagen, die den redu-zierten weiblichen Gametophyten (Embryosack) enthalten, und multizelluläre Embryonen, die, eingebettet in Samen, in dehydriertem Zustand effizient verbreitet werden können. Somit finden sich bei der sexuellen Fortpflanzung der Landpflanzen viele bemerkenswerte Bespiele für ganz essentielle biologischen Konzepte der „Innovation“ (z. B. der Ursprung der Samenanlage und Blüten) und der „Koevolution“ (z.B. zwischen für die Befruchtung wichtigen Signalpeptiden und deren Rezeptoren). Bisher sind die evolutionären Dynamiken und zugrundeliegenden molekular-biologischen Mechanismen dieser reproduktiven Prozesse nur rudimentär verstanden. Sieben unabhängige Projektleiter mit komplementärer Expertise aus den Bereichen Molekular-, Entwick-lungs-, Zell-, und Evolutionsbiologie, unterstützt von einer Bioinformatik-Arbeitsgruppe schließen sich daher in der FOR5098 ICIPS zusammen, um erhebliche Lücken im Verständnis der moleku-laren Mechanismen, die Innovationen in der Evolution pflanzlicher Reproduktion ermöglichen, zu schließen. Die Projekte befassen sich (i) mit der molekularen Evolution von essentiellen Tran-skriptionsfaktorfamilien, den genregulatorischen Netzwerken, in die sie eingebettet sind, und (ii) mit der Evolution der Kommunikation zwischen männlichen und weiblichen Reproduktionsstruk-turen. Wir werden (iii) die Grundlagen zum Vergleich zeitlicher und räumlicher Dynamik reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) innerhalb der Evolution sexueller Reproduktion bei Landpflanzen schaf-fen. Der Schwerpunkt liegt auf der Analyse der molekularen Evolution und Koevolution von Ge-nen aus Nicht-Samenpflanzen, deren Homologe essentielle morphogenetische Prozesse in Sa-S e i t e | 4menpflanzen, wie beispielsweise die Blüten- und Samenentwicklung sowie Befruchtungspro-zesse steuern. In den Projekten der einzelnen Gruppen werden aktuellste Methoden der Moleku-larbiologie, Zellbiologie, in vivo Bildgebungsverfahren mit genetisch kodierten Biosensoren, Ge-nomik, Transkriptomik, Genomeditierung und Bioinformatik in genetischen Modellorganismen in-nerhalb der Nicht-Samenpflanzen und Blütenpflanzen kombiniert. Die entsprechenden Methoden stehen für diese Pflanzenarten, darunter das Lebermoos Marchantia, das Laubmoss Physcomit-rium und der Farn Ceratopteris erst seit kurzer Zeit zur Verfügung. Weiterhin will die FOR ICIPS Wissenschaftler/innen und Expertise im Bereich der pflanzlichen evolutionären Entwicklungs- und Reproduktionsbiologie zusammenführen um bereits etablierte Methoden an neuen, Nicht-Sa-menpflanzen Modellarten zur Anwendung zu bringen.
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