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Projekt
Carotology: Sind Apocarotinoide konservierte Modulatoren der Streptophytenphysiologie?
Antragsteller
Professor Dr. Jan de Vries
Fachliche Zuordnung
Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
Pflanzenphysiologie
Pflanzenphysiologie
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440231723
Umweltstressoren waren eine der großen Herausforderung für die frühesten Landpflanzen. Landpflanzenplastiden sind zentral für Stressantworten: sie produzieren Signale, welche die gesamte Zellphysiologie von Pflanzen modulieren. Eine Hauptklasse dieser Signale sind die Apocarotinoide, generiert durch Carotinoidspaltung. In der ersten Förderperiode von MAdLand lernten mein Team und ich, dass Landpflanzen und Streptophytenalgen eine Reihe von stressrelevanten Apocarotinoiden gemein haben. Nun wollen wir verstehen, welche physiologischen und molekularen Reaktionen diese Moleküle hervorrufen. Wir werden die Hypothese testen, dass die Apocarotinoide β-Cyclocitral, β-Ionon und Dihydroactinidiolid evolutionär konservierte Stressreaktionsmuster induzieren. Für alle Arbeiten werden wir die MAdLand-Systeme Mesotaenium endlicherianum, Zygnema circumcarinatum und Physcomitrium patens (als Landpflanzenreferenz) nutzen und drei synergistische Ziele verfolgen: (1) Messung der Auswirkungen von Apocarotinoiden auf das Wachstum von Zygnematophyten und Landpflanzen, Photophysiologie und Isoprenoidbiosynthese, welche die Vorstufen von Apocarotinoiden produzieren. Diese Daten werden Aufschluss über die physiologischen Effekte von Apocarotinoiden geben, die Landpflanzen und Algen gemein haben. (2) Deduktion Apocarotinoid-induzierter, globaler Reaktionsmuster über 600 Millionen Jahre der Streptophytenevolution hinweg; durch Integration von RNAseq- und Phosphoproteomik-Daten werden wir ein umfassendes Reaktionsmuster und Signaltransduktionskandidaten ermitteln um auf ein gemeinsames homologes Signalnetzwerk zu testen. (3) Untersuchung der Konservierung des Signalwegs; während in 1 und 2 ein Top-Down-Ansatz verfolgt wird, haben wir auch klare Kandidaten: das Phytohormone Salizylsäure (SA) und (Ko-)Orthologe der Transkriptionsfaktoren ELONGATEDHYPOCOTYL 5 (HY5) und PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 3 (PIF3) in allen drei Spezies. Wir werden die Konservierung der Transkriptionsfaktoren mittels Komplementationsexperimenten zwischen den Arten mit den Algengenen in bereits generierten Physcomitrium hy5 und pif Mutanten testen. Zusätzlich werden Integration von SA in der Apocarotinoid-Antwort und SA-assoziierte Signalprozesse untersucht. Wir werden alle unsere umfassenden Daten zur physiologischen Wirkung, globalen Signalmustern sowie dem gezielten kandidatenbasierten Ansatz auf die Phylogenie der Phragmoplastophyta projizieren und mit öffentlichen Daten an Landpflanzen und Koexpressionsnetzwerken von streptophytischen Algen vergleichen. Dieses Projekt wird vier MadLand-Kernthemen adressieren (i-iv): (i) Evolutionärer Ursprung eines Netzwerkes für die Apocarotinoid-mediierte Modulation der Antwort auf terrestrische Stressoren in streptophytischen Algen; (ii) Deduktion eines Regulationsmuster im letzten gemeinsamen Vorfahren von Landpflanzen und Zygnematophyceen; (iii) Untersuchung ihrer Rolle als molekulare Adaptation bei der Reaktion auf (iv) abiotischen terrestrischen Stress.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
