Funktionelle und morphologische Innovationen der Spaltöffnungen in Gräsern

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Raissig
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394575017

Wie sich Zellen teilen und unterschiedliche Identitäten annehmen können sind nach wie vor einige der der grundlegendsten Fragen in der Biologie. Die Spaltöffnungen der Pflanzen sind kleine, regulierbare Blattventile, die den Gasaustausch zwischen Pflanze und Atmosphäre regulieren. Daher repräsentieren Spaltöffnungen ein außerordentliches entwicklungsbiologisches, evolutionsbiologisches und physiologisches Modellsystem. Die Familie der Gräser, zu der unter anderem die drei wichtigsten Getreidesorten Reis, Mais und Weizen gehören, fügen ihren Spaltöffnungen laterale Helferzellen (Subsidiärzellen) hinzu. Diese innovative Morphologie erlaubt es Gräsern effizienter zu "atmen". Meine Forschung an dem Modellgras Brachypodium distachyon wird beantworten wie Gräser Subsidiärzellen rekrutieren, was die molekulare Identität von Subsidiärzellen ist und wie Subsidiärzellen den Gasaustausch von Spaltöffnungen verbessern. Um das genetische Netzwerk zu beschreiben, das für die Entwicklung und die Funktion der Subsidiärzellen verantwortlich ist, werden wir vergleichende und Zelltyp-spezifische Transkriptomanalysen durchführen. Des Weiteren werden wir durch detaillierte Mikroskopie die Entwicklung der Grasepidermis analysieren, um die Regeln und Muster von Zellteilungen, Zellelongationen und Zelldifferenzierungen besser zu verstehen. Schließlich werden wir genetische und physiologische Aspekte der Spaltöffnungen in diversen Pflanzenfamilien untersuchen, welche verschiedene Arten der Photosynthese anwenden. Meine Vision ist Eigenschaften von Spaltöffnungen in Getreidesorten und anderen Feldfrüchten so zu verbessern, dass wir auch für zukünftige Generationen Nahrungsmittelsicherheit garantieren können.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Photosynthese und Gasaustausch Analyse System
• Gerätegruppe: 3060 Atemgas- und Blutgas-Analysatoren