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Projekt
DiversiPHY and conquer — Diversifizierung von Phytochromen im Rahmen des Landgangs der Pflanzen
Antragsteller
Professor Dr. Andreas Hiltbrunner
Fachliche Zuordnung
Pflanzenphysiologie
Förderung
Förderung von 2020 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440515704
Im Vergleich zu aquatischen Lebensräumen können die Lichtverhältnisse an Land sehr unterschiedlich sein, weshalb der Landgang der Pflanzen wahrscheinlich spezielle Anpassungen bei der Lichtperzeption erforderte. Phytochrome (PHYs) sind eine wichtige Klasse von Photorezeptoren in Pflanzen. In Samenpflanzen, Farnen und Moosen führten unabhängige Genduplikationen zu kleinen PHY-Genfamilien. Die funktionelle Diversifizierung der PHYs in Samenpflanzen in PHYs, die rotes und dunkelrotes Licht wahrnehmen, ist gut bekannt. Aufgrund der unabhängigen Entstehung der PHY-Vielfalt in Samenpflanzen, Farnen und Moosen kann die funktionelle Diversifizierung der PHYs in Farnen und Moosen jedoch nicht auf der Grundlage von Studien über PHYs in Samenpflanzen vorhergesagt werden. Die Untersuchung der funktionellen Diversifizierung von PHYs ist ein wichtiges Ziel des vorgeschlagenen Projekts. Arbeiten im Rahmen der ersten Förderperiode von MAdLand haben gezeigt, dass sich die drei Kladen von PHYs im Moos Physcomitrium patens funktionell diversifiziert haben, und zwar in Kladen mit PHYs, die rotes bzw. dunkelrotes Licht wahrnehmen, und in eine Klade, die duale Spezifität aufweist und sowohl bei rotem als auch bei dunkelrotem Licht wirkt. Im vorgeschlagenen Projekt wollen wir die funktionelle Diversifizierung der PHYs im Farn Ceratopteris richardii anhand von PHY-Knock-out- oder Knock-down-Mutanten untersuchen. Außerdem wollen wir die Eigenschaften der Rot- und Dunkelrotlichtantworten, die durch die verschiedenen PHYs in Physcomitrium und Ceratopteris ausgelösten werden, vergleichen. Ähnlichkeiten bzw. Unterschiede, die wir feststellen, können dann auf gemeinsame oder spezifische Mechanismen der Lichtsignalleitung hinweisen. Im Gegensatz zu Farnen und Moosen enthalten Lebermoose ein einziges PHY, das bei rotem und dunkelrotem Licht aktiv ist. Durch artenübergreifende Komplementationsstudien mit dem Lebermoos Marchantia polymorpha und dem Moos Physcomitrium patens wollen wir Aminosäurereste oder Motive identifizieren, die für die funktionelle Diversifizierung von PHYs wichtig sind. Schließlich haben wir herausgefunden, dass zwei Schlüsselkomponenten der Lichtsignalleitung möglicherweise beim letzten gemeinsamen Vorfahren der Landpflanzen erworben wurden und daher Innovationen in der Lichtsignalleitung sein könnten, die den Landgang der Pflanzen ermöglichten. Im letzten Teil des Projekts wollen wir dieser Idee nachgehen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
