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Projekt
Erhalt und Funktion von Sproßmeristemen bei Gerste
Antragsteller
Professor Dr. Rüdiger Simon
Fachliche Zuordnung
Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448353073
Die Etablierung, Aufrechterhaltung und Termination pflanzlicher Meristeme wurde bei Eudikotylen wie Arabidopsis eingehend untersucht, und Genregulationsnetzwerke, die die Aktivitäten dieser komplexen Stammzellnischen während sich ändernder Wachstumsperioden anpassen wurden aufgeklärt. Die Architektur der Gräser und ihrer komplexen Blütenstände ist sehr verschieden von Arabidopsis; sie basiert auf der differenziellen Aktivität spezialisierter Meristeme, deren Regulierung und Funktionen noch nicht aufgeklärt sind. Studien an Mais und Reis zeigten zuvor, dass einige der wichtigsten Signalwege und Transkriptionsfaktornetzwerke, die die Entwicklung der Arabidopsis-Meristeme steuern, in Gräsern nur teilweise konserviert sind. Trotz ihrer enormen Bedeutung für ein grundlegenderes konzeptionelles Verständnis pflanzlicher Stammzellsysteme sind Getreidestammzellsysteme jedoch immer noch unzureichend erforscht. Wir haben begonnen, die Regulation von Gerstenmeristemen und Stammzellen ausgehend von unseren Kenntnissen über Arabidopsis-Signalwege zu untersuchen. Wir konnten zeigen, dass ein CLAVATA-ähnlicher Signalweg auch in Gerste aktiv ist und die Proliferation verschiedener Meristeme im Gerstenblütenstand kontrolliert. Wir haben dann durch gezielte Mutagenese Mutanten für mehrere Rezeptorkinasen erzeugt, die an der Stammzellregulation mitwirken könnten, und mit der Analyse ihrer Expressionsmuster begonnen. Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass konservierte Peptid-aktivierte Rezeptorkinase-Signalwege das Wachstum und die Differenzierung in den verschiedenen Gerstenmeristemen steuern, dass jedoch ihre Regulation, Expressionsmuster und ihre Integration in die Pflanzenentwicklung sehr unterschiedlich und für Gräser spezialisiert sind. Wir planen im Rahmen der Forschergruppe die Funktionen der Signalübertragung von CLE-Peptiden und Rezeptoren der CLAVATA-Familie in Gerstenstammzellsystemen unter Verwendung induzierter Mutationen und Expressionsstudien zu untersuchen, sowie Einzelzell-Transkriptomdatensätze für die verschiedenen oberirdischen Meristemtypen zu generieren, um ihre charakteristischen Genexpressionsprofile zu identifizieren. Durch die Integration unserer Ergebnisse mit denen unserer Konsortialpartner, die an eng verwandten Aspekten der Stammzellregulation in Gerste, Mais und Brachypodium arbeiten, werden wir gemeinsam ein tieferes Verständnis der Stammzellsysteme von Getreidepflanzen entwickeln.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
