Funktionelle Charakterisierung Eisen-abhängiger Mechanismen, die die Bildung von Adventivwurzeln in Petunienstecklingen fördern

• Antragsteller: Dr. Mohammad-Reza Hajirezaei
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424125725

Die Adventivwurzel-Bildung (AR) ist eine wichtige Voraussetzung für die vegetative Vermehrung von Nutzpflanzen und gängige Praxis zur Beibehaltung genetischer Identität unter den Nachkommen. Mit zunehmender Verwendung boden-freier Kultivierungsmethoden bei der Hochdurchsatzvermehrung und die wachsende Nachfrage nach nachhaltigen Gartenbau-Praktiken ist ein eingehendes Verständnis zur Rolle der Mineralstoffe bei der AR-Bildung von enormer Wichtigkeit, um die bestehenden Vermehungsprotokolle zu verbessern. Unsere bisherigen Untersuchungen zeigten, dass Eisen der am meisten limitierende Nährstoff für die AR-Bildung ist und eine dominante und bisher unerforschte Rolle zur Stimulierung der meristematischen Zellen spielt. Dabei häuft sich Eisen offensichtlich in den Kernen der meristematischen Zellen an. Das vorgesehene Vorhaben beabsichtigt, die physiologischen und biochemischen Mechanismen der Fe-stimulierten AR-Bildung zu studieren und die Gene zu identifizieren, die zur Verbesserung der AR-Bildung beitragen. Zunächst wird eine detaillierte zellbiologische Untersuchung und eine ultrastrukturelle Lokalizierung von Eisen durchgeführt, um die anatomischen und physilogischen Prozesse nach Eisen-Applikation zu definieren. Eine umfassende Transkriptomanalyse mittels RNAseq und MS-basierte Analyse der Nukleolus-Proteine soll die Gene und die Proteine identifizieren, die an der Stimulierung der AR-Bildung beteiligt sind. Aus diesen Studien stammende Kandidatengene werden auf ihre biologische Funktion mit Hilfe von Transposonsmutanten und durch die Modifizierung mittels CRISPR/Cas9-Technologie charakterisiert. Schliesslich wird die Fe-abhängige AR-Bildung in wilden Petunia-Sorten, in nah-verwandten Nachtschattengewächsen wie Tomaten zum leichteren Zugang für zusätzliche Mutanten und in mehreren kommerziellen Sorten von Gartenpflanzen getestet. Das vorgesehene Projekt wird zum besseren Verständnis der einzigartigen Funktion des Eisens im Zellkern führen und ebnet den Boden für eine gezielte Nutzung der Eisen-Ernährung in vegetativ vermehrten Kulturpflanzen

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen