Evolutionäre Entwicklungsgenetik der Fruchtöffnung in Brassicaceen

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Mummenhoff; Professor Dr. Günter Theißen
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 31455271

Ziel des Projektes ist es, die entwicklungsgenetischen Grundlagen und ökologischen Implikationen der wiederholten Entstehung von indehiszenten aus dehiszenten Früchten in der Evolution der Brassicaceen besser verstehen zu lernen. Dazu verwenden wir Lepidium campestre (dehiszent) und L. appelianum (indehiszent) als Modellsysteme. In der vorangegangenen Projektphase haben wir eine Änderung in der Expression des Orthologen von APETALA2 (AP2) aus L. appelianum entdeckt, die infolge Inhibierung entsprechender Identitätsgene wahrscheinlich den Verlust der Dehiszenzzonen-Entwicklung verursacht hat. Um die Rolle von AP2 in der Evolution der Indehiszenz besser zu verstehen, werden wir die genomischen Sequenzen und Expressionsmuster dieses Locus in A. thaliana, L. campestre und L. appelianum charakterisieren. Ebenso werden wir analysieren, ob die Überexpression von cDNA eines der AP2-Orthologen in A. thaliana und L. campestre hinreichend ist, um dehiszente in indehiszente Früchte zu verwandeln. Des Weiteren werden wir die genomischen Loci der AP2-Orthologen in wildtypische und ap2 knock-out-Pflanzen transformieren und beobachten, welche transgenen Pflanzen dehiszente oder indehiszente Früchte entwickeln. Dies wird zeigen, ob der AP2-Locus die Fruchtindehiszenz verursachende Mutation enthält. Zusätzlich werden wir die Transkriptome von dehiszenten und indehiszenten Früchten vergleichen, um ein umfassenderes Bild der genregulatorischen Unterschiede zwischen beiden Fruchttypen zu erhalten. In einem weiteren Teilprojekt werden wir die Auswirkungen der Fruchtindehiszenz auf die Ausbreitung von Früchten und Samen und Mechanismen des Keimungsverhaltens analysieren. Wir werden untersuchen, ob sich Samen dehiszenter und indehiszenter Früchte in Dormanz und Keimungsverhalten unterscheiden, und ob Abrasion des Perikarps, Feuer, oder Pilze an der Auflösung der Perikarp-vermittelten Dormanz beteiligt sind. Schließlich werden wir noch untersuchen, ob Unterschiede in Glucosinolat-Mustern dehiszenter und indehiszenter Früchte unterschiedliche Arten der Verteidigung im Zusammenhang mit verschiedenen Verbreitungsstrategien widerspiegeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen