Entschlüsselung der Fossilüberlieferung zur Entwicklung der Pflanzengenomgröße: Entwicklung und Validierung eines Proxys

• Antragsteller: Phillip Jardine, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558185540

Die Genomgröße - die Menge der DNA in einem Zellkern - variiert bei den Landpflanzen um fünf Größenordnungen. Obwohl Unterschiede in der Genomgröße zwischen den Taxa mit Variationen in der Wachstumsform, der Größe des Verbreitungsgebiets, der Funktionsweise der Pflanzen, der Stresstoleranz und der Aussterbe-Selektivität in Verbindung gebracht werden, bleiben die Muster und Prozesse in der Evolution der Genomgröße unklar. Dies ist zum großen Teil auf die Schwierigkeiten zurückzuführen, die bei der Messung der Genomgröße in der Vergangenheit aufgetreten sind, insbesondere bei der Ermittlung der Genomgröße aus fossilen Pflanzenexemplaren. Eine Korrelation zwischen der Genomgröße und der Zellgröße hat zu der Annahme geführt, dass die Länge der stomatären Schließzellen, die an fossilen Blättern und Kutikula gemessen wurde, als Proxy für die Genomgröße verwendet werden kann. Es bestehen jedoch beträchtliche Unsicherheiten darüber, wie gut die Länge der Schließzellen die Genomgröße erfasst, ob die Beziehung zwischen den Pflanzenkladen variiert oder durch evolutionäre Anpassungen an verschiedene Lebensräume verändert wird, sowie über das Ausmaß der Variation der Schließzellengröße innerhalb der Arten. Das Projekt wird sich mit diesen Fragen befassen, indem es die Beziehung zwischen der Genomgröße und der Länge der Schließzellen bei verschiedenen Pflanzenkladen, Wuchsformen und Lebensräumen sowie zeitliche Trends innerhalb der Arten analysiert. Es wird eine Kombination aus Daten aus der Literatur und neuen Messungen aus botanischen Gärten und Herbariumsexemplaren verwendet. Schließlich wird eine neue Kalibrierung von Genomgröße und Schließzellenlänge verwendet, um die Genomgröße von Pflanzenfossilien aus dem mitteläozänen Ölschiefer der Grube Messel (bei Darmstadt, Deutschland) zu schätzen. Diese Schätzungen werden genutzt, um die Genauigkeit dieser Proxy-Genomgröße zu bewerten, und sie werden mit heutigen Vertretern derselben Gattungen und Familien verglichen, um zu prüfen, ob die Genomgröße innerhalb dieser Linien verringert wurde. Die Ergebnisse dieses Projekts werden eine solide Bewertung des paläobotanischen Genomgrößenproxys liefern, einschließlich einer Bewertung der Genauigkeit und Präzision der Genomgrößenschätzungen, und die nächsten Schritte für die weitere Entwicklung aufzeigen. Das Projekt wird außerdem neue Daten über die Beziehung zwischen Genomgröße und stomatären Merkmalen in existierenden Taxa liefern und soll weitere Forschungen zur Integration von Daten über die Genomgröße von existierenden und fossilen Pflanzen anregen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Benjamin Bomfleur