RecHybrid: Regulation der meiotischen Rekombination bei Arabidopsis- und Tomatenhybriden durch MutS-abhängige Empfindlichkeit gegenüber genetischem Polymorphismus

• Antragsteller: Charles Underwood, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465339501

Die Meiose ist eine einzigartige Zellteilung, die bei allen sich sexuell fortpflanzenden Organismen stattfindet, um rekombinierte, haploide Keimzellen zu erzeugen. Während der Meiose paaren sich homologe Chromosomen und es kommt zu einem wechselseitigen Austausch von genetischem Material, sogenannten Crossovers. Die Lage der Crossover auf den Chromosomen ist nicht zufällig und wird von verschiedenen Faktoren wie genetischem Polymorphismus, Chromatin und der Positionierung der Zentromere beeinflusst. In diesem Projekt werden wir die Rolle verschiedener Mismatch-Repair (MutS) Proteinkomplexe bei der Regulation der meiotischen Rekombination in genetisch polymorphen Pflanzenhybriden untersuchen. Wir schlagen drei hoch integrierte Arbeitspakete vor, um die Rolle dieser Komplexe während der Meiose in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (AMU-Poznan) und der Nutzpflanze Tomate (MPIPZ-Köln) umfassend zu verstehen. Zunächst werden wir die Rollen der verschiedenen MutS-Komplexe bestimmen, indem wir genomweite Crossover-Karten in mutierten Hybriden aus beiden Modellsystemen erstellen. In Arabidopsis werden wir eine umfassendere Liste von Mutantenkombinationen testen, während wir in der Tomate an einem fokussierten Satz von Mutanten in einer Reihe von Hybriden zwischen der kultivierten Tomate und verwandten Wildarten arbeiten werden. Zweitens werden wir verstehen, wie das direkte Nebeneinander von homozygoten und heterozygoten chromosomalen Regionen die meiotische Crossover-Verteilung in Arabidopsis und Tomate verändern kann. In Arabidopsis werden wir die genetischen Pfade charakterisieren, die an diesem Effekt beteiligt sind, während wir in der Tomate feststellen wollen, ob der Effekt in einer anderen, wirtschaftlich wertvollen Pflanzenart konserviert ist. Schließlich werden wir mit Hilfe einer neuartigen Saatgut-Typisierungsmethode, die wir kürzlich entwickelt haben, Einblicke in die mechanistische Basis der Crossover/Non-Crossover-Auswahl in polymorphen Arabidopsis-Genotypen gewinnen. Die Erforschung eines gemeinsamen Themas, der Erkennung von Polymorphismus durch MutS-Komplexe während der Meiose, in zwei Pflanzenmodellen mit unterschiedlichen Genomstrukturen und Polymorphismusmustern wird es uns ermöglichen, tiefe Einblicke in die Rolle dieser Komplexe in der Meiose zu entwickeln. In dem vorgeschlagenen Projekt schlagen wir vor, zwei wissenschaftliche Austausche durchzuführen, bei denen die Kölner Gruppe Poznan besuchen wird und umgekehrt. Die erwarteten Ergebnisse des Projekts würden nicht erreicht werden, wenn die Projekte unabhängig voneinander durchgeführt würden. Insgesamt freuen wir uns darauf, mit diesem neuen gemeinsamen Projekt auf unserer starken Erfolgsbilanz früherer Kooperationen aufzubauen und eine starke, kraftvolle polnisch-deutsche Zusammenarbeit zu entfachen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Polen
• Partnerorganisation: Narodowe Centrum Nauki (NCN)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Piotr Ziolkowski