Koordinationsfonds

• Antragsteller: Professor Dr. Jan de Vries
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528076711

Der Landgang der Pflanzen fand vor über 500 Millionen Jahren statt. Diese Veränderung des Lebensraums war eine riesige Herausforderung und erforderte diverse molekulare Adaptationen an diverse Umweltfaktoren. Der Landgang der Pflanzen veränderte die Erdatmosphäre, die Bodenbeschaffenheit und legte den Grundstein für das heutige Leben. Die Phragmoplastophyta umfassen drei Linien der Streptophytenalgen und die Landpflanzen (Embryophyta). Die frühesten Landpflanzen gingen aus den streptophytischen Algen hervor. Schrittweise entstanden Merkmale wie Stomata, die Cuticula und die Etablierung von Pilzsymbiosen für effektiven Nährstoffzugang. Diese Merkmale waren vermutlich maßgeblich für den Erfolg der Pflanzen. Anfänglich morphologisch einfache Pflanzen evolvierten eine Komplexität, welche die Eroberung weiterer Lebensräume ermöglichte. In MadLand untersuchen wir genetische Mechanismen mittels vergleichender und funktionaler evolutionärer Ansätze. Hierfür werden wir streptophytische Algen und Nichtsamenpflanzen nutzen um pflanzliche Komplexität und die profunden Adaptationen an das Leben an Land zu verstehen. In der ersten Förderperiode von MAdLand entschlüsselten wir wichtige Mechanismen in der adaptiven Evolution von Pflanzenmorphologie, Physiologie, Biochemie, Zellbiologie und biotischen Interaktionen; Vorläuferprozesse wurden identifiziert, die die Grundsteine für eine pflanzliche Diversifizierung legten. In der zweiten Periode werden wir die funktionelle Diversifizierung dieser Vorläuferprozesse im Rahmen der Streptophyten-Evolution mittels der neu etablierten Ressourcen sezieren. Ziel ist es, die funktionellen Eigenschaften des letzten gemeinsamen Vorfahren der Landpflanzen, sowie dieser mit ihren Algenverwandten zu ergründen. In MAdLand werden wir uns mit zentralen Fragen der Pflanzenevolution befassen: Welche wichtigen Eigenschaften evolvierten in Streptophytenalgen? Welche Eigenschaften hatte der gemeinsame Vorfahre von (i) allen Landpflanzen und (ii) Landpflanzen und Algen? Wie ist die Abfolge und Art der molekularen Anpassungen in der frühen Landpflanzenevolution? Wie evolvierte Embryogenese und Generationswechsel? Wie evolvierten Interaktionen von Pflanzen mit Pilzen und Bakterien? Was sind die molekularen evolutionären Treiber abiotischer und biotischer Stresstoleranz? Mittels diverser Methoden und interdisziplinärem Wissen—von phylogenetischen, molekularen, physiologischen, genetischen und zellbiologischen Ansätzen bis zur Studie organismischer Interkationen und Biodiversität—werden wir die folgenden Vertreter der wichtigsten Nichtsamenpflanzenlinien untersuchen: (a) die aufstrebenden Modellsysteme Chara braunii (Charopyhceae), Spirogyra pratensis, Mesotaenium endlicherianum und Zygnema circumcarinatum (Zygnematophyceae), Anthoceros agrestis (Hornmoos) Riccia fluitans (Lebermoos), Ceratopteris richardii und Azolla filiculoides (Farne) und die (b) etablierten Modellsysteme Marchantia polymorpha (Lebermoos) und Physcomitrium patens (Moos).

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2237: MAdLand - Molekulare Adaptation an das Land: Evolutionäre Anpassung der Pflanzen an Veränderung