Koordinationsfonds

• Antragstellerin: Professorin Dr. Annette Becker
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• 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 Pflanzen, 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 reduzierten 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 molekularbiologischen Mechanismen dieser reproduktiven Prozesse nur rudimentär verstanden. Sieben unabhängige Projektleiter mit komplementärer Expertise aus den Bereichen Molekular-, Entwicklungs-, Zell-, und Evolutionsbiologie, unterstützt von einer Bioinformatik-Arbeitsgruppe schließen sich daher in der FOR ICIPS zusammen, um erhebliche Lücken im Verständnis der molekularen Mechanismen, die Innovationen in der Evolution pflanzlicher Reproduktion ermöglichen, zu schließen. Die Projekte befassen sich (i) mit der molekularen Evolution von essentiellen Transkriptionsfaktorfamilien, den genregulatorischen Netzwerken, in die sie eingebettet sind, und (ii) mit der Evolution der Kommunikation zwischen männlichen und weiblichen Reproduktionsstrukturen. Wir werden (iii) die Grundlagen zum Vergleich zeitlicher und räumlicher Dynamik reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) innerhalb der Evolution sexueller Reproduktion bei Landpflanzen schaffen. Der Schwerpunkt liegt auf der Analyse der molekularen Evolution und Koevolution von Genen aus Nicht-Samenpflanzen, deren Homologe essentielle morphogenetische Prozesse in Samenpflanzen, wie beispielsweise die Blüten- und Samenentwicklung sowie Befruchtungsprozesse steuern. In den Projekten der einzelnen Gruppen werden aktuellste Methoden der Molekularbiologie, Zellbiologie, in vivo Bildgebungsverfahren mit genetisch kodierten Biosensoren, Genomik, Transkriptomik, Genomeditierung und Bioinformatik in genetischen Modellorganismen innerhalb der Nicht-Samenpflanzen und Blütenpflanzen kombiniert. Die entsprechenden Methoden stehen für diese Pflanzenarten, darunter das Lebermoos Marchantia, das Laubmoss Physcomitrium 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-Samenpflanzen Modellarten zur Anwendung zu bringen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5098: Innovation und Koevolution in der sexuellen Reproduktion von Pflanzen - ICIPS