400 Millionen Jahre Treue - wie die transkriptionellen Koregulatoren LEUNIG und SEUSS zu essentiellen Faktoren der reproduktiven Entwicklung von Arabidopsis thaliana evolvierten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Annette Becker
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431732981

Während der Landpflanzenevolution wurde durch häufige Genomduplikationen (WGDs) die Möglichkeit geschaffen, Entwicklung regulierende Gennetzwerke zu erweitern und neu zu verzahnen. Dies hat wahrscheinlich zur Entstehung neuer Expressionsmuster "alter" Gene und der strengen Regulation neu entstandener Gene geführt und diese Prozesse der molekularen Evolution stehen im Verdacht die Voraussetzung für neue Merkmale zu sein. Die sexuelle Reproduktion der Landpflanzen bietet viel Beispiele, anhand derer der molekulare Ursprung solcher Innovationen untersucht werden kann, zu diesen zählen unter anderen der Ursprung der Ovula der Samenpflanzen oder der Karpelle der Blütenpflanzen.Innerhalb der ICIPS Forschungsgruppe wollen wir die molekulare Evolution des transkriptionellen Korepressorpaares LEUNIG (LUG) und SEUSS (SEU) analysieren, das eine essentielle Rolle in mehreren Aspekten der Blütenentwicklung spielt. Interessanterweise gab es beide Gene bereits lange vor dem Ursprung der Landpflanzen und sie agierten damals wahrscheinlich schon als transkriptionelle Repressoren. Wir wollen die divergenten ICIPS Arten nutzen, um am Beispiel der LUG und SEU Gene allgemeine Fragen klären; beispielsweise, wie Repressoren evolvieren, wenn in diversen Pflanzenarten, die unabhängige WGDs durchlaufen haben, viele Möglichkeiten für alternative Vernetzungen in Gennetzwerken gegeben sind. Spezifisch interessiert uns die Anzahl und Expression von LUG und SEU Homologen in Laub- und Lebermossen, Farnen und Samenpflanzen und deren Proteininteraktionen. Zudem streben wir an, die Funktion der LUG und SEU Homologen in Nicht-Samenpflanzen aufzuklären. Mithilfe dieser Teilbereiche wollen wir die Frage beantworten, wie diese Korepressoren rekrutiert wurden, um die Entwicklung der Reproduktionsorgane in Blütenpflanzen wie zum Beispiel Arabidopsis thaliana auf transkriptioneller Ebene zu regulieren.Zudem werden wir, in enger Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Günter Theißen den Farn Ceratopteris richardii (C-fern) als genetisches Modellsystem etablieren. Hierzu werden wir Transkriptomdaten zu definierten Entwicklungsstadien beisteuern und ein Geneditierungssystem für C-Fern entwickeln.

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