Systembiologie der Kambiumdifferenzierung in Arabidopsis thaliana L.

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Greb
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409923764

Die Entschlüsselung von Prinzipien zur Etablierung von Zellidentität in mehrzelligen Organismen, ist eins der fundamentalen Ziele von biologischen Studien. Aufzudecken wie eine Einzelzelle spezielle Aufgaben durch die Interaktion mit anderen Zellen übernimmt, ist aufwendig und erfordert umfassende Analysen von interzellulärer Kommunikation und deren Effekt auf intrazelluläre Netzwerke von Genen. Ein aufschlussreiches Beispiel ist in dem Zusammenhang das Dickenwachstum der Pflanzen. Der Prozess basiert auf der Aktivität des Kambiums, eine zweigeteilte Gruppe von Stammzellen, welche Holz- und Bastzellen in entgegengetzter Richtung produziert. Innerhalb dieses Projektes, werden wir die einzigartigen Eigenschaften des Kambiums nutzen, um Regulatoren der Zellidentität und der Stammzellregulation zu identifizieren. Dieses Ziel wird mit Hilfe eines systembiologischen Ansatzes verfolgt. Dieser integriert genomweite Daten zur Genexpression mittels mathematischer Modellierungen und verifiziert so erlangte Vorhersagen durch molekularbiologische Experimente. Als ein aussagekräftiger Indikator der Kambiumorganisation wird eine in Arabidopsis thaliana generierte Pflanzenlinie verwendet, welche die beiden Promoterreporter pPXY:CFP und pSMXL5:YFP trägt. Diese Reporter sind in komplementären Kambiumregionen aktiv wodurch die zweigeteilte Organisation dieser Stammzellgruppe visualisiert werden kann. Mit Hilfe von automatischer Bilderkennung und mathematischer Modellierung wird die Aktivität der Reporter unter verschiedenen Bedingungen analysiert werden. Zudem werden durch bioinformatische und funktionale Analysen des PXY und des SMXL5 Promoters entscheidende Regulatoren dieser beiden Holz- bzw. Bast-assoziierten Gene identifiziert. Durch diese Kombination von aktuellen experimentellen und mathematischen Methoden erwarten wir die Aufklärung fundamentaler Mechanismen der Stammzellregulation und der Akkumulierung von Biomasse in Pflanzen und darüber hinaus.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Kooperationspartnerin: Dr. Victoria Mironova