Protodermale Stammzellen im Grasblatt

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Raissig
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448353073

Protodermale Stammzellen sind meristematische Zellen in der epidermalen Zellschicht an der Basis des sich entwickelnden Grasblattes. Diese Stammzellen produzieren sämtliche epidermalen Zelltypen eines Grasblattes: die Pflasterzellen, die Spaltöffnungen, die bulliformen Zellen und die funktionell rätselhaften Stachel- und Silikatzellen. Viele dieser epidermalen Zelltypen kommen in zweikeimblättrigen Modellsystemen wie Arabidopsis nicht vor (z.B. bulliforme Zellen, Stachelzellen) oder zeigen grasspezifische Eigenschaften (z.B. Spaltöffnungen). Die Blattepidermis ist absolut essentiell für das Überleben der Pflanze, da sie die "innere" Blattphysiologie vor "äußeren" abiotischen und biotischen Stressfaktoren schützt. Dennoch ist wenig darüber bekannt, wie protodermale Stammzellen ihren pluripotenten Zustand verlieren und sich in die vielfältigen Zelltypen der Blattepidermis entwickeln. Ich schlage vor, das Modellgras Brachypodium distachyon - ein Wildgras, welches als repräsentatives Modellsystem für Gräser wie Weizen und Gerste dient - zu verwenden, um zu entschlüsseln, wie und wo protodermale Stammzellen ihre Pluripotenz verlieren und sich in verschiedene Entwicklungspfade verzweigen. Zu diesem Zweck werden wir Einzelzell-Transkriptomik, Entwicklungsgenetik und Mikroskopie anwenden und werden die umfangreichen Ressourcen meines Labors für die Modellpflanze Brachypodium zu unserem Vorteil nutzen. Zusätzlich haben wir unmittelbaren Zugang zu einer mutagenisierten Brachypodiumpopulation, die vollständig sequenziert ist und somit alle Mutationen genau beschrieben sind. Dieses Projekt wird ein hochaufgelöstes Bild der protodermalen Stammzellbahnen eines Grasblattes liefern, die Funktion verschiedener Transkriptionsfaktor-Familien in protodermalen Stammzellen testen, und beschreiben, wo genau in der meristematischen Zone des Grasblattes die epidermalen Zelllinien festgelegt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5235: Stammzellsysteme bei Getreide (CSCS): Etablierung, Aufrechterhaltung und Beendigung
• Internationaler Bezug: Schweiz