Kontrolle von Stammzellschicksal in der Wurzel durch die Plasmodesmata-lokalisierten Rezeptorkinasen ACR4 und CLV1

• Antragsteller: Professor Dr. Rüdiger Simon
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269106198

Homöostase der Stammzellen im Wurzelmeristem wird durch Zellkommunikation zwischen dem ruhenden Zentrum (QC), den Stammzellen und sich differenzierenden Zellen in der Nachbarschaft erreicht. Wie diese Zellen Proliferation und Differenzierung miteinander abstimmen ist jedoch noch nicht verstanden. Unsere neueren Arbeiten haben gezeigt, daß die membranständigen Rezeptorkinasen ACR4 und CLV1 die Stammzelldomäne im distalen Wurzelmeristem von Arabidopsis kontrollieren und an den Plasmodesmata definierte Proteinkomplexe ausbilden. Diese ACR4-CLV1 Komplexe könnten den Transport oder die Mobilität von Faktoren kontrollieren, die als Signalmoleküle Zellschicksale in der Wurzel und damit die Homöostase der Stammzellen steuern. Wir wollen jetzt untersuchen, ob und wie ACR4-CLV1 Komplexe die Konnektivität zwischen Meristemzellen kontrollieren, und welchen Beitrag sie zur Regulation des Stammzellerhalts in der Wurzel liefern. Weiterhin werden wir Zielgene identifizieren, die auf transkriptioneller Ebene durch die CLE40 aktivierten ACR4-CLV1 Komplexe reguliert werden. Dazu sollen Transkriptionsprofile isolierter QC Zellen im Vergleich mit Columellazellen mit oder ohne CLE40 Peptidstimulation erstellt werden. Durch einen Mutantenscreen werden wir weitere Komponenten des ACR4-CLV1 kontrollierten Signalwegs identifizieren. Die sich anschließende Genklonierung und Funktionsanalyse wird unseren Kenntnisstand des ACR4-CLV1 Signalwegs deutlich erweitern.Die erwarteten Ergebnisse dieses Projektes werden ein tieferes Verständnis der Stammzellpopulation in Wurzelmeristemen und ihrer interzellulären Kommunikationswege ermöglichen. Dieses Projekt addressiert damit eine zentrale Fragestellung in den Lebenswissenschaften: Wie werden Muster von Zellen mit verschiedenen Identitäten und Eigenschaften generiert und erhalten, und welche räumlich und zeitlich begrenzten Signale koordinieren die Proliferation und den Differenzierungsstatus von Zellen mit dem Wachstum eines Organs oder eines ganzen Organismus? Letztlich kann ein besseres Verständnis pflanzlicher Meristeme zur Optimierung des Pflanzenwachstums und der Bildung von Biomasse beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen