Die Rolle von SMXL7 in der Bildung der pflanzlichen Tracheen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Greb
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541639494

Kontinuierliches Wachstum und Gewebebildung sind charakteristisch für die Pflanzenentwicklung und wichtig für die Anpassung verschiedener Körperstrukturen an sich ändernde Umweltbedingungen. Das kambiumgesteuerte radiale Wachstum von Sprossen und Wurzeln zweikeimblättriger Arten ist ein wichtiges Merkmal dieses Wachstumsmodus und entscheidend für die Biomasseproduktion und die langfristige Bindung von CO2. Kambiumstammzellen (CSCs) proliferieren in der Regel, indem sie Holzzellen (d. h. Xylemzellen) nach innen und Bastzellen (d. h. Phloemzellen) nach außen bilden. Innerhalb des Xylem- und Phloemgewebes erfüllen verschiedene Zelltypen hochspezialisierte Funktionen wie den Wassertransport durch Xylem-Gefäßelemente oder den Zuckertransport durch Phloem-Siebelemente. Die Mechanismen, die die Entscheidungen über das Zellschicksal bei der Bewältigung stressiger Umweltbedingungen steuern, sind jedoch weitgehend unbekannt. Wir schlagen vor, diese Wissenslücke im Rahmen eines Promotionsprojekts zu schließen, indem wir Zielgene des Strigolacton (SL)-Signalwegs identifizieren, der die Bildung von Gefäßelementen reguliert. Wir haben kürzlich die Auswirkungen des SL-Signalwegs auf die Bildung von Gefäßelementen in Arabidopsis thaliana aufgedeckt. Die zentralen Beobachtungen sind, dass bei Pflanzen, bei denen der SL-Signalweg beeinträchtigt ist, die Dichte und Größe von Gefäßelementen in radial wachsenden Organen zunimmt, während die Anwendung von SL den gegenteiligen Effekt hat. Auf der Grundlage dieser Beobachtungen schlagen wir vor, dass der SL-Signalweg eine Rolle bei der Vermittlung von struktureller Plastizität und Wassertransportkapazitäten in Pflanzen als Reaktion auf schwankende Wasserverfügbarkeiten spielt. Die Proteine SUPPRESSOR OF MAX2 1-LIKE 6 (SMXL6), SMXL7 und SMXL8 sind Transkriptionsregulatoren, die ubiquitiniert und anschließend abgebaut werden, sobald SL-Signalübertragung einsetzt. Es ist jedoch unklar, wie die SL-Signalübertragung in die Entwicklungsprogramme integriert ist, die zur Bildung von Gefäßelementen führen, d. h. welche Gene in sich entwickelnden Xylemzellen SL-abhängig von SMXL-Proteinen beeinflusst werden. Dieses Wissen ist jedoch von entscheidender Bedeutung, um die Bedeutung der Integration von Umweltfaktoren in die pflanzliche Gefäßentwicklung abzuschätzen und die Interaktion zwischen Umwelt und Pflanze unter aktuellen und zukünftigen Klimabedingungen in einem breiteren Spektrum von Arten zu charakterisieren. In diesem Projekt werden wir dieses Wissen durch die Nutzung von genetischen Werkzeugen, die in Arabidopsis thaliana verfügbar sind, generieren. Dieses Ziel wird erreicht durch i) die genomweite Aufklärung des Chromatinbindungsprofils von SMXL7, ii) die Identifizierung von SMXL7-abhängigen Genen im Kambiumkontext und iii) die Überprüfung der Relevanz der identifizierten Targets im Zusammenhang mit der Gefäßbildung mit genetischen und biochemischen Mitteln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen