Umprogrammierung des Zellzyklus während der Xylem-Entwicklung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Xylem erfüllt beim Wachstum und der Entwicklung von Pflanzen eine wichtige Doppelrolle, da es sowohl für die physische Unterstützung als auch für den Wassertransport benötigt wird. Darüber hinaus stellt eine Veränderung der Eigenschaften des Xylems wie Größe und Anzahl der Xylemgefäße einen wichtigen Mechanismus zur Anpassung an extreme Umweltbedingungen wie Hitze und Trockenheit dar. Ein umfassendes Verständnis des regulatorischen Netzwerks der Xylementwicklung ist für die Gentechnik im Agrarsektor und in der Pflanzenzüchtung von großem Nuzten. Obwohl die Entwicklung des Xylems in den letzten Jahrzehnten eingehend untersucht wurde, wurde ein Schlüsselaspekt, der in den meisten hochdifferenzierten Pflanzengeweben zu finden ist, im Bereich der Gefäßentwicklung bisher vernachlässigt: der Übergang von der Mitose zur Endoreduplikation. Meine Ergebnisse legen nahe, dass das Einsetzen der Endoreduplikation nicht nur in reifenden Xylemzellen auftritt, sondern dass eine Verzögerung auch zu Veränderungen morphologischer Eigenschaften des Xylems führt. Mein Forschungsziel ist es daher, die molekularen Akteure zu identifizieren und zu charakterisieren, die den Übergang von der Mitose zur Endoreduplikation während der Differenzierung des Xylems steuern, indem ich i) molekulare Regulatoren der Endoreduplikation genregulatorischer Netzwerke identifiziere und validiere, ii) diese neuen Regulatoren im Detail funktionell charakterisiere und iii) die physiologische Relevanz des rechtzeitigen Einsetzens der Endoreduplikation unter abiotischen Stressbedingungen analysiere. Dazu habe ich eine Liste von Genen zusammengestellt, welche erwartungsgemäß einen starken Beitrag zur Entwicklung des Xylems leisten. Ich habe stabile transgene Pflanzenlinien erstellt, die ich teilweise hinsichtlich physiologischer Defekte während der Xylementwicklung analysiert habe. Langfristig gesehen, werden meine Erkenntnisse nicht nur unser grundlegendes Verständnis der Xylem-Differenzierung voranbringen; sie können auch angewandten Forschungsprojekten zu Gute kommen, die das gewonnene Wissen nutzen, um das Pflanzenwachstum unter veränderten klimatischen Bedingungen zu optimieren.
