Thermische Akklimatisierung bei Pflanzen: HSF-vermittelte Mechanismen der Thermotoleranz in Tomate

• Antragsteller: Sotirios Fragkostefanakis, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572267620

Pflanzen reagieren empfindlich auf Temperaturerhöhungen, insbesondere wenn diese zu Hitzestress führen. Das Überleben und die Erholung nach Hitzestress erfordern die Aktivierung einer Vielzahl von Mechanismen, die von der Synthese schützender Proteine für die zelluläre und proteinhomöostatische Stabilität abhängig sind, wie z. B. Hitzeschockproteine (HSPs). Hitzeschockfaktoren (HSFs) sind die zentralen Regulatoren der Hitzestressantwort. In der Tomate initiiert der Masterregulator HsfA1a diese Reaktion, aber der langfristige Schutz – bekannt als erworbene Thermotoleranz (ATT) und Thermomemory – beruht auf komplexen Interaktionen zwischen mehreren HSFs, darunter HsfA2 und HsfA7. Dieses Projekt untersucht, wie HSFB2b, ein HSF der Klasse B, als zentraler Regulator von Thermomemory und Stressanpassung in der Tomate fungiert. Erste Arbeiten mit CRISPR-Mutanten und Überexpressionslinien zeigen, dass HSFB2b eine doppelte Funktion besitzt: Es wirkt als Koaktivator mit HsfA1b und HsfA9, hemmt aber gleichzeitig die Transkription, die von HsfA1a, HsfA2 und HsfA7 abhängig ist. Bemerkenswerterweise beeinflusst HSFB2b die Expression wichtiger Gedächtnisgene wie APX3 und Hsa32, was darauf hindeutet, dass es die Balance zwischen Aktivierung der Stressantwort und Erholung fein abstimmt. Die Ziele des Projekts sind: Aufklärung der Rolle und Wirkungsweise von HSFB2b bei der Regulation der erworbenen Thermotoleranz und Thermomemory; Identifizierung neuer HSF-Komplexe, die Hitzestressantwort und Gedächtnisbildung modulieren; Untersuchung genregulatorischer Netzwerke, Chromatinmodifikationen (z. B. H3K4me3, H3K27me3) und Protein-Protein-Interaktionen, die mit der Aktivität von HSFB2b verbunden sind; Bestimmung der gewebespezifischen Funktionen, insbesondere in der reproduktiven Entwicklung, um zu verstehen, wie das Stressgedächtnis zur Sicherung des Fruchtertrags beiträgt. Das Projekt soll grundlegende Erkenntnisse darüber liefern, wie Pflanzen sich an Hitze erinnern („Thermomemory“) und wie HSFs als molekulare Schalter wirken, um Stressantworten sowohl auf transkriptioneller als auch auf chromatinbasierter Ebene zu steuern. Das Verständnis dieser Mechanismen in der Tomate – einer wichtigen Kulturpflanze – wird entscheidende neue Ansätze und Werkzeuge bieten, um hitzetolerante Sorten zu entwickeln oder zu züchten und so die Produktivität unter den Bedingungen des Klimawandels zu sichern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen