Transkriptionelle und posttranslationelle Kontrolle der arbuskulären Mykorrhizaentwicklung in Lotus japonicus

• Antragsteller: Professor Dr. Marcel Bucher
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314861690

In diesem Projekt dienen die Interaktionsprofile des GRAS-Proteins RAM1 und des DNA-bindenden AP2-Transkriptionsfaktors (TF) CBX1 als Rahmen für die Untersuchung der unterschiedlichen und kooperativen Aktivitäten von GRAS- und AP2-Proteinen in der arbuskulären Mykorrhiza-Symbiose (AMS). Der RAM1-CBX1 DNA-bindende Multiproteinkomplex, von dem angenommen wird, dass er aus mindestens drei GRAS-Transkriptionsregulatoren (TRs) und CBX1 besteht, wird in Lotus japonicus untersucht. Es wird angenommen, dass der RAM1-CBX1-Komplex an der Regulation von Prozessen beteiligt ist, die einer funktionellen AMS zugrunde liegen und dem gegenseitigen Austausch von essentiellen Nährstoffen an der Grenzfläche zwischen Wirtspflanze und AM-Pilz dienen. Die Natur dieses Heterokomplexes und die Gene, die er während definierter genetischer Stadien der AMS-Entwicklung ansteuert, werden in Verbindung mit einer Reihe von L. japonicus-Genotypen aufgeklärt. Diese sind mit Mutationen in einzelnen oder mehreren Loci gleichzeitig assoziiert, die für beteiligte GRAS- und AP2-Proteine kodieren. Unser Ziel ist es, (1) DNA-bindende bona fide TF zu identifizieren, die mit GRAS-Proteinen während der AMS-Entwicklung kooperieren, (2) neue Interaktionspartner im RAM1-CBX1-Regulationsnetzwerk, einer zentralen Verarbeitungseinheit von AMS, aufzudecken, (3) die transkriptionelle Aktivität der untersuchten TF-Komplexe zu erforschen und (4) die evolutionäre Konservierung der Komponenten des CBX1-RAM1-Komplexes durch Komplementierung der mutierten Phänotypen in L. japonicus und weiteren Landpflanzen. Insgesamt zielt diese Studie darauf ab, das transkriptionelle Regulationsnetzwerk RAM1-CBX1 als zentrale Verarbeitungseinheit der AMS zu erforschen, sowie die RAM1-CBX1-Zielgene zu identifizieren, die am reziproken Austausch von Nährstoffen und anderen essentiellen AMS-Prozessen beteiligt sind.Die Kenntnis der genetischen Merkmalskomponenten von AMS wird uns die Möglichkeit geben, Entwicklungs-, Stoffwechsel-, Transport- und Wachstumsprozesse in mykorrhizierten Pflanzen, einschließlich Nutzpflanzen, zu modifizieren. Ein gründliches Verständnis des AMS-Regulationsnetzwerks und der zugrundeliegenden regulatorischen Hierarchien, der essentiellen Zielgene und der regulierten nachgeschalteten Prozesse kann die Rekonstruktion von AMS in Arten mit schlechter oder intermediärer Reaktionsfähigkeit auf AM-Pilze oder sogar in Nicht-Wirtsarten ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen