Etablierung und Aufrechterhaltung von Infloreszenz- und Ährchenmeristemen in Gerste

• Antragstellerin: Professorin Dr. Maria von Korff Schmising
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448353073

Die Architektur der Infloreszenz bestimmt die Anzahl der Blüten und Samen. Die Infloreszenzmeristeme der Gräser produzieren eine einzigartige Struktur, die Ährchenprimordien, die dann Blütenmeristeme, Blüten und Samen generieren. Über die molekulare Kontrolle der Etablierung, Aufrechterhaltung und Termination von Infloreszenz- und Ährchenmeristemen im temperaten Getreidegras Gerste ist wenig bekannt.Wir haben drei verschiedene Transkriptionsfaktoren identifiziert und beschrieben, die die Etablierung und Aufrechterhaltung von Meristemen der Infloreszenz und damit die Anzahl der Ährchen und Blüten pro Ähre in Gerste kontrollieren. CENTRORADIALIS (CEN) und INTERMEDIUM-M/DOUBLE SEED 1 (INT-M/DUB1) unterdrücken die Differenzierung des Infloreszenzmeristems und fördern die Differenzierung der Ährchenprimordien, während FLOWERING LOCUS T1 (FT1) die Termination des Infloreszenzmeristems fördert und die Differenzierung der Ährchenprimordien unterdrückt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Entwicklung von Infloreszenz- und Ährchenmeristemen in Gerste genetisch koordiniert und negativ korreliert sind. In diesem Projekt möchten wir ft1, cen und int-m/dub1 Mutanten nutzen, um die molekularen Netzwerke zu entschlüsseln, die der Entwicklung der unterschiedlichen Meristeme zugrunde liegen. Konkret werden wir (i) Veränderungen in Transkriptionsnetzwerken in Abhängigkeit von FT1/CEN und INT-M mittels Laser Capture Microdissection (LCM) und RNA-Sequenzierung (LCM-RNA-seq) der Infloreszenz-, Ährchen- und Blütenmeristeme detektieren, gefolgt von funktionellen Analysen der Kandidatengene, und (ii) die hormonelle Kontrolle der Ährenentwicklung mittels Hormonreporterlinien und Messungen von Hormonspiegeländerungen entschlüsseln. Das ultimative Ziel ist es, molekulare Netzwerke zu detektieren, die spezifisch die Entwicklung der Infloreszenz-, Ährchen- und Blütenmeristeme kontrollieren. Durch die Integration von Informationen des Konsortium über die Regulation verschiedener Stammzellsysteme in Mais, Gerste und Brachypodium werden wir in der Lage sein, ein gemeinsames Modell für die molekulare Kontrolle von Gräserstammzellsystemen und deren Variation zwischen verschiedenen Meristemen und Arten zu entwickeln.

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