Meristembalance - Regulation der Stammzellenaktivität in Blüten mit zwei Meristemtypen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Annette Becker
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448534203

Um die Entwicklung aller Blütenorgane gewährleisten zu können, müssen die Stammzellen des Blütenmeristem aktiv bleiben. In vielen Blütenpflanzen existiert lediglich ein einziges Blütenmeristem, von dem die Blütenorgane in kreisförmiger Anordnung nacheinander nach außen abgegeben werden. Andere Pflanzen generieren allerdings ein zweites, ringförmiges Meristem das durch eine verlängerte Aktivitätsphase noch Staubblätter generieren kann, wenn die Stammzellenaktivität im zentralen Blütenmeristem bereits eingestellt wurde. Diese evolutionäre Innovation führt zu einem flexibleren Wachstum, das eine Feinjustierung der Anzahl der Staubblätter bis spät in der Blütenentwicklung erlaubt.Wie dieses Ringmeristem auf molekularer Ebene gebildet wird, ist jedoch unklar, allerdings gehen wir von der Hypothese aus, dass das ursprünglich recht einfache genetische Programm der Terminierung der Stammzellenaktivität in Bezug auf Anordnung, Musterbildung, und Verbindung der Komponenten modifiziert wurde. Das Ziel dieses Projektes ist es, ein mechanistisches Verständnis der Bildung und Regulation zweier benachbarter Meristeme zu erlangen. Zudem wollen wir verstehen, wie das Ringmeristem in der Evolution entstanden ist. Wir werden zwei nah verwandte Papaveraceae Arten, eine mit (Eschscholzia californica) und eine ohne Ringmeristem (Pteridophyllum racemosum) vergleichen in Bezug auf 1) Gene, die die Stammzellenaktivität der Meristeme regulieren, 2) deren Expressionsmuster und funktionelle Eigenschaften. Darüber hinaus sollen 3) die molekularen Ursachen der Unterschiede und Gemeinsamkeiten der Gennetzwerke der unterschiedlichen Meristemtypen herausgearbeitet werden und 4) die evolutionären Mechanismen auf molekularer Ebene verstanden werden, die zur Bildung des Ringmeristems geführt haben. Wir sind überzeugt, dass dieses Projekt wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse zu aktuellen biologischen Fragestellungen in den Bereichen der „Erhaltung der Stammzellenaktivität“, „Ursprung neuer Meristemformen“, und „Molekulare Grundlagen der Diversifikation von Blüten“. Darüber hinaus zielt unser Projekt auch in Richtung der grundlegenden ökologischen Fragestellung nach den molekularen Grundlagen der Ressourcenverteilung zwischen männlichen und weiblichen Reproduktionsstrukturen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen