Entschlüsselung der Subgenom-Differenzierung und Zentromer-Dynamik in der asymmetrischen Meiose von Hundsrosen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: André Marques, Ph.D.; Professorin Dr. Christiane Ritz
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 571579009

Polyploidie ist bei Landpflanzen weit verbreitet und hat starke Auswirkungen auf die meiotische Zellteilung und Rekombination. Bei den allopolyploiden Hundsrosen (Rosa sect. Caninae) verläuft die meiotische Zellteilung asymmetrisch. Die Arten dieser Sektion sind tetra- bis heptaploid (2n = 4x, 5x, 6x, 7x = 28, 35, 42, 49), wobei Pentaploidie am häufigsten auftritt. Auf jeder Ploidiestufe bilden zwei Chromosomensätze Bivalente und werden biparental vererbt, während die restlichen univalentbildenden Subgenome ausschließlich über die Eizelle weitergegeben werden. Obwohl andere hemisexuelle Systeme mit ungerader Ploidie beschrieben wurden, ist die Canina-Meiose der Hundsrosen unter den bisher untersuchten Eukaryoten einzigartig. In unserer früheren Forschung analysierten wir haplotypaufgelöste Chromosomen-Level-Genomassemblierungen pentaploider Hundsrosen. Wir zeigten, dass die Zentromere entweder durch das Satellitenrepeat CANR4 oder das Retrotransposon Ty3/ATHILA angereichert sind, wobei die Satellitenrepeats in den Zentromeren der Univalente dominieren. Im Gegensatz dazu waren die hochgradig homozygoten bivalentbildenden Subgenome hauptsächlich mit Retrotransposons angereichert. Wir nehmen an, dass diese strukturellen Unterschiede die asymmetrische Segregation vollständiger Univalente während der weiblichen Meiose antreiben und ihr meiotisches Verhalten (z. B. vorzeitige Chromatidentrennung) während der männlichen Meiose beeinflussen. Obwohl unsere jüngsten Erkenntnisse neue Einblicke in die einzigartige Fortpflanzungsstrategie der Hundsrosen geliefert haben, sind detaillierte Untersuchungen zur Diversifizierung der Zentromere, ihrer Regulation und ihres Verhaltens während der Canina-Meiose erforderlich. In diesem Projekt wollen wir die Zentromerzusammensetzung und Chromosomensegregation in der Canina-Meiose von Hundsrosen und nahe verwandten diploiden, sexuellen Rosen charakterisieren. Durch den Einsatz von vergleichender Genomik in Kombination mit hochauflösender Zytogenetik möchten wir die epigenetische Regulation biparental und uniparental vererbter Zentromere aufdecken und die Subgenome identifizieren, die an der Paarung und Rekombination während der asymmetrischen Canina-Meiose beteiligt sind. Durch mRNA-Sequenzierung werden wir die organspezifische Genexpression analysieren und Kandidatengene mit potenzieller Rolle in der männlichen und weiblichen Meiose identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Kooperationspartnerin: Dr. Jana Lunerová