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Projekt
Kontrolle des Eintritts in die weibliche Keimbahn in Mais
Antragsteller
Professor Dr. Arp Schnittger
Fachliche Zuordnung
Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448353073
Einer der wichtigsten Entwicklungsübergänge bei Eukaryoten ist die Meiose. Aufgrund ihrer weitreichenden Folgen, d. h. der Verringerung des Chromosomensatzes um die Hälfte, gekoppelt mit der meiotischen Rekombination und einer Neuanordnung der Chromosomensätze, wird die Entscheidung, wann und welche Zellen eine Meiose unterlaufen, streng kontrolliert. Im Gegensatz zu Tieren, bei denen schon früh während der Embryonalentwicklung eine Zelllinie spezifiziert wird (Keimbahn), die dann zu einer Meiocyte führt, programmieren Blütenpflanzen spät in der Entwicklung somatische Zellen in Fortpflanzungsorganen neu, um eine Archesporialzelle zu produzieren, aus der dann eine Meiozyte entsteht, und initiieren damit die Keimbahn, die zur Produktion von Gameten führt. Über die Etablierung der Keimbahn in Pflanzen, insbesondere in Kulturpflanzen, ist allerdings sehr wenig bekannt, und keiner der von Tieren und Hefen bekannten Regulatoren dieses Prozesses ist in Pflanzen konserviert. Einige wenige Gene, die eine Rolle bei der Etablierung der Keimbahn spielen, wurden in Mais, Reis und vor allem in Arabidopsis identifiziert. Die entsprechenden Studien zeigen aber auch, dass die Mechanismen der Eintrittskontrolle in die Keimbahn bei Blütenpflanzen wahrscheinlich diversifiziert sind. Ein sich abzeichnendes Prinzip scheint jedoch zu sein, dass der Etablierung der Keimbahn eine entwicklungsbedingte Neuprogrammierung somatischer Zellen erfordert, die einen pluripotenten, stammzellähnlichen Zustand durchlaufen. Bei dieser Umprogrammierung spielt in Arabidopsis vor allem auch der Stammzellfaktor WUSCHEL eine wichtige Rolle. In diesem Projekt werden wir die Initiierung der weiblichen Keimbahn bei Maispflanzen untersuchen. In enger Zusammenarbeit mit den anderen Mitgliedern dieser Forschungsgruppe werden wir uns mit der Frage befassen, wie somatische Zellen neu programmiert werden, um dann Archesporen und schließlich Meiozyten zu bilden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir zunächst einen zytologischen Rahmen für den Keimbahneintritt generieren, indem wir einen kürzlich etablierten Ansatz zur Lebendbeobachtung von Zellen verfolgen. Diese Arbeit wird durch die Einzelzellsequenzierung der Primordien von Samenanlagenzellen ergänzt, um ihre molekularen Entwicklungstrajektorien während der Keimbahnbildung zu verfolgen. Schließlich werden wir die Bedeutung von spezifischen Regulatoren für die Differenzierung der Keimbahn durch Funktionsgewinn- und Funktionsverluststudien testen. Zusammen mit den anderen Mitgliedern des Konsortiums werden wir dann ein integriertes Verständnis auf die Initiierung, Aufrechterhaltung und Beendigung von Stammzellen während der Entwicklung von Getreiden erhalten.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
