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Projekt
Die Evolution von Plasmodesmen
Antragstellerin
Dr. Katrin Ehlers
Fachliche Zuordnung
Entwicklungsbiologie
Zellbiologie
Zellbiologie
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440525456
Plasmodesmen (PD) kontrollieren die interzelluläre Kommunikation in Pflanzen und schaffen - trotz der vorhandenen Zellwände - eine direkte symplasmatische Kontinuität des Zytoplasmas angrenzender Zellen. Bei den Samenpflanzen wurde eingehend untersucht, dass die PD Netzwerke der pflanzlichen Gewebe hoch dynamisch sind und komplexen, fein gesteuerten strukturellen und funktionellen Veränderungen unterliegen. Diese Veränderungen sind offenbar nötig, um pflanzliche Entwicklungsprozesse zu steuern, um eine metabolische Anpassung an veränderliche Umweltbedingungen zu ermöglichen, oder die zelluläre und systemische Abwehr von Pathogenen zu kontrollieren. PD kommen schon in niederen Landpflanzen (Nicht-Samenpflanzen) regelmäßig vor, und wurden sogar in einigen Gruppen der Streptophyta Algen gefunden, die nahe mit den Landpflanzen verwandt sind. Daher wird allgemein angenommen, dass die interzelluläre Kommunikation über PD auch in der Evolution der Pflanzen und beim Landgang der pflanzlichen Organismen eine zentrale Rolle gespielt haben. Die Zellkontakte könnten z.B. die Entwicklung immer komplexerer, arbeitsteilig funktionierender Pflanzenkörper massgeblich beeinflusst haben, oder die Besiedelung des feindlichen Lebensraumes "Land" ermöglicht haben, wo die Pflanzengewebe koordinierte Strategien entwickeln mussten, um der Vielzahl an abiotischen oder biotischen Stressfaktoren zu begegnen. Daraus ergibt sich die zentrale Frage, ob PD und die symplasmische Netzwerke in Pflanzen von Anbeginn an die gleichen Eigenschaften und Regulationsmechanismen besaßen, oder ob im Verlauf der Evolution der Landpfanzen über Hunderte von Millionen Jahren auch eine "Evolution der PD" stattgefunden hat, die immer komplexere Möglichkeiten zur Steuerung der interzellulären Kommunikation hervorgebracht hat. Diese Frage kann nicht beantwortet werden, weil derzeit noch zu wenige, teils widersprüchliche Informationen zu den PD Netzwerken der Streptophyten Algen und niederen Pflanzen vorliegen, die mit den vielen Befunden in Samenpflanzen verglichen werden müssten. Im vorliegenden Projekt möchten wir deshalb gezielt die Evolution von PD studieren. Bevor molekulare Fragen aufgeworfen werden, wollen wir die strukturellen Veränderungen untersuchen, die PD und symplasmische Netzwerke im Verlauf der Evolution erfahren haben und nutzen dazu Transmissionselektronenmikroskopie und Konfokale Laser Scanning Mikroskopie. Wir stellen u.a. folgende Fragen: -- haben PD der Streptophyta Algen schon eine Substruktur, die sich vom Endoplasmatischen Retikulum ableitet?-- spiegelt sich die unterschiedliche Komplexizität der Thalli von Hornmoosen und thallosen Lebermoosen in der Komplexizität ihrer PD Netzwerke wider? -- gibt es in der "Blatt"entwicklung von Nicht-Samenpflanzen die gleichen PD modifikationen wie bei Samenpflanzen? Trotz z.T. fehlender Homolgie?-- bilden Nicht-Samenpflanzen auch sekundäre PD in bestehenden Zellwänden und welche Mechanismen nutzen sie dazu?
DFG-Verfahren
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