Evolution regulatorischer TGA/ROXY Funktionen und Einfluss von Redoxprozessen bei der sexuellen Reproduktion von Landpflanzen

• Antragstellerinnen: Dr. Nora Gutsche; Professorin Dr. Sabine Zachgo
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431732981

Die Evolution einer terrestrischen Flora verwandelte die Erdoberfläche und die Atmosphäre und ging mit einer bemerkenswerten Diversifizierung der Landpflanzen einher. Biochemische und morphologische Innovationen ermöglichten Anpassungen an neuartige abiotische und biotische Herausforderungen und erhöhten die Komplexität von Entwicklungsprozessen, insbesondere bei der sexuellen Reproduktion. Unser Ziel ist, die molekularen Mechanismen und die Evolution der beteiligten regulatorischen Netzwerke, die diesen Innovationen zugrunde liegen zu verstehen. TGA Transkriptionsfaktoren (TFs), die in allen Streptophyten vorkommen, steuern Stressreaktionen sowie auch Entwicklungsprozesse wie die Blütenbildung in Arabidopsis thaliana. TGA TFs wirken zusammen mit ROXYs, landpflanzen-spezifischen Glutaredoxinen, die bekannt dafür sind, Thiolgruppen ihrer Zielproteine zu modifizieren. Diese post-translationalen Proteinmodifikationen hängen vom zellulären Redoxstatus ab und werden häufig über reaktive Sauerstoffspezies (ROS) vermittelt, die als kleine Signalmoleküle in verschiedenen Prozessen wirken. Kürzlich haben wir gezeigt, dass der TGA TF MpTGA ein Schlüsselregulator der sexuellen Reproduktion im Lebermoos Marchantia polymorpha ist. MpTGA zeigt eine redoxsensitive Bindung an DNA-Motive, sowohl allein als auch zusammen mit den Co-Regulatoren MpROXY1 und MpROXY2. Die Analyse der Aktivitäten der beiden MpROXYs und weiterer, neuer Arabidopsis ROXY Familienmitglieder, die die sexuelle Fortpflanzung steuern, soll Diversifizierungen der ROXY Funktionen während der Fortpflanzungsprozesse aufdecken. Darüber hinaus werden Redoxsensoren eingesetzt, um den Einfluss dynamischer Redoxprozesse während der sexuellen Entwicklung in Marchantia zu untersuchen. Durch die Kombination funktionaler Studien mit Transkriptom-, Metabolom- und Sensoranalysen zielen wir darauf ab, redox-gesteuerte Funktionen der TGA TFs und deren funktionale Diversifizierung in der sexuellen Fortpflanzung während der Evolution der Landpflanzen zu entschlüsseln.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5098: Innovation und Koevolution in der sexuellen Reproduktion von Pflanzen - ICIPS