FOR 5235:  Stammzellsysteme bei Getreide (CSCS): Etablierung, Aufrechterhaltung und Beendigung

• Fachliche Zuordnung: Biologie ; Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448353073

Meristeme sind wesentliche Faktoren die den Bauplan, die Vielfalt und Anpassungen von Pflanzen an Umweltstress bestimmen. Darüber hinaus determinieren Meristeme wesentlich die Produktivität und den Ertrag von Nutzpflanzen. Vegetative Meristeme bestimmen hierbei den Grundplan von Pflanzen und alle ober- und unterirdischen Pflanzenorgane. Über die Regulation von Blühzeitpunktkontrollen werden vegetative in reproduktive Meristeme umgewandelt und bilden Sexualorgane und Keimzellen. Arbeiten an der Modellpflanze Arabidopsis haben gezeigt, dass Meristeme über Stammzellnischen organisiert werden, die aus Organisationzellen und umgebenden Stammzellen bestehen. Hierbei werden Stammzellnischen über negative Feedback-Loops von Stammzell-fördernden Faktoren und mobilen Liganden, die an Rezeptorkinasen binden, reguliert.Im Gegensatz zu Arabidopsis ist der Bauplan von Gräsern (Getreide), zu denen auch die wirtschaftlich wichtigen Nutzpflanzen Mais, Weizen, Reis und Gerste zählen, sehr komplex. Gräser erzeugen größere und zusätzliche Meristeme sowie hochkomplexe Blütenstandmeristeme, die größtenteils in zweikeimblättrigen Pflanzen fehlen. Mutationen in Genen die Meristemfunktionen kontrollieren haben eine entscheidende Rolle bei der Domestizierung der Nutzpflanzen gespielt. Trotz großem wirtschaftlichem Interesse ist unser Verständnis über die Entwicklung und Organisation der Meristeme und entsprechenden Stammzell-Systeme bei Getreide sehr limitiert. Vorhandene Studien haben angedeutet, dass die auf Untersuchungen in Arabidopsis beruhenden Paradigmen nicht universal anwendbar sind.Das Ziel der Forschergruppe FOR5235 ist daher unser Verständnis über die komplexen Signal- und Genregulationsnetzwerke die die Etablierung, Aufrechterhaltung und Terminierung von Meristemen in den beiden Hauptfamilien der Getreide determinieren, wesentlich zu erweitern. Mit dem Blick auf Mais als Vertreter der tropischen (Panicoideae) und Gerste der gemäßigten Getreide (Pooideae) sowie dem Modellgrass Brachypodium wollen die Leiter der FOR5235 ihre komplementierende Expertise, Forschungsinteressen und Ressourcen kombinieren, um zahlreiche Arbeitshypothesen zu testen. Insbesondere soll untersucht werden, ob die komplexen Meristeme der Getreide durch konservierte, aber stark modifizierte und/oder durch neue Signalwege und assoziierte Genregulationsnetzwerke organisiert werden. Durch ganzheitliche und vergleichende Ansätze die u.a. die Erzeugung von Genexpressions- und Markeratlanten aller wesentlicher Getreidemeristeme und Stammzellsysteme beinhalten werden ganz neue Erkenntnisse erwartet. Neue Stammzellgene werden voraussichtlich entdeckt die zur Verbesserung von Nutzpflanzen verwendet werden könnten. Neben einer Ausweitung des gemeinsam entwickelten Instrumentariums und der Charakterisierung neu entdeckter Gene sollen in der geplanten zweiten Förderperiode insbesondere Aspekte der genetischen Vielfalt und Umweltaspekte, die die Stammzellsysteme modulieren untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Schweiz

Projekte

• Die Etablierung embryonaler Stammzellnischen bei Mais (Antragsteller Dresselhaus, Thomas )
• Erhalt und Funktion von Sproßmeristemen bei Gerste (Antragsteller Simon, Rüdiger )
• Erhaltung und Funktion des Wurzelapikalmeristems der Gerste (Antragstellerin Stahl, Yvonne )
• Errichtung und Aufrechterhaltung des Gerste Infloreszenzmeristems (Antragsteller Schnurbusch, Thorsten )
• Etablierung und Aufrechterhaltung von Infloreszenz- und Ährchenmeristemen in Gerste (Antragstellerin von Korff Schmising, Maria )
• Initiation der männlichen Keimbahn in Mais (Antragstellerin van der Linde, Karina Katharina )
• Kontrolle des Eintritts in die weibliche Keimbahn in Mais (Antragsteller Schnittger, Arp )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Dresselhaus, Thomas )
• Protodermale Stammzellen im Grasblatt (Antragsteller Raissig, Michael )
• Regulierung der Struktur und Funktion des sprossnahen Meristems von Mais (Antragstellerin Timmermans, Marja )
• Wurzeltyp-spezifische Etablierung von postembryonalen Stammzellnischen während der Lateralwurzelentwicklung von Mais (Antragsteller Hochholdinger, Frank )

• Sprecher: Professor Dr. Thomas Dresselhaus