Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop

• Fachliche Zuordnung: Pflanzenwissenschaften
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457241641

Unsere Arbeitsgruppe verwendet den Prozess des radialen Pflanzenwachstums als Modell für das Wachstum und die Stammzellregulation in mehrzelligen Organismen. Das radiale Pflanzenwachstum wird postembryonal in einer hoch differenzierten zellulären Umgebung etabliert, was eine grundlegende Reorganisation bestehender Gewebeanatomien und Zellidentitäten induziert. Diese Reorganisation ermöglicht es, die entwicklungsbedingten, physiologischen und physikalischen Einschränkungen zu berücksichtigen, die durch bestehende Strukturen und Entwicklungszustände vermittelt werden. Die Stammzellnische, die hauptsächlich die radiale Expansion von Sprossen und Wurzeln antreibt, ist das vaskuläre Kambium. Das vaskuläre Kambium bildet eine zylindrische Stammzelldomäne nahe der Peripherie von Organen, die zwei stark differenzierte Gewebe in entgegengesetzten Richtungen produziert: das Xylem, das auf den Ferntransport von Wasser und Nährstoffen spezialisiert ist, zum Organzentrum und das Phloem, das auf Transport von Zuckern und einer Vielzahl organischer Moleküle spezialisiert ist, zur Organperipherie. In diesen Geweben befindliche Transportzellen erfahren einen extremen Differenzierungsgrad, wobei Xylemgefäße programmierten Zelltod durchlaufen und Siebelemente die meisten ihrer Organellen einschließlich des Kerns eliminieren. Vom Kambium abgeleitete Zellen ändern daher ihre Eigenschaften innerhalb eines kurzen Zeitrahmens grundlegend, und es gibt bidirektionale und steile Gradienten der Zelldifferenzierung entlang der radialen Sequenz von Geweben im Kambiumbereich. Diese Merkmale machen das Kambium zu einem effizienten Modell für die Beantwortung der oben genannten zentralen Fragen des mehrzelligen Wachstums. Neben dem Einblick in den internen Schaltplan komplexer biologischer Systeme trägt die Tatsache, dass ein großer Teil der terrestrischen Biomasse, die als Langzeitspeicher für atmosphärisches CO2 dient, vom Kambium erzeugt wird, wesentlich zur Bedeutung dieser Arbeit bei. Darüber hinaus stellen Holz (Xylem) und Bast (Phloem) wesentliche Bioprodukte für eine nachhaltige Wirtschaft dar, und detailliertes Wissen über ihre Entstehung wird zu gezielteren Züchtungsprogrammen und Anwendungen beitragen. Das Greb-Labor zielt darauf ab, den Prozess des radialen Pflanzenwachstums zu verstehen, indem Unterschiede in Zelltypsignaturen und den molekularen Wechselwirkungen zwischen diesen Signaturen aufgedeckt werden. Wir konzentrieren uns insbesondere auf die Etablierung und Umgestaltung bestimmter Zellschicksale durch physiologische und hormonelle Signale. Hierzu sind Analysen mit High-End-Mikroskopen zur Bestimmung der räumlich-zeitlichen Dynamik fluoreszenzmarkierter Biomoleküle von zentraler Bedeutung und werden täglich durchgeführt. Hochempfindliche Mikroskopsysteme mit einem hohen Maß an spektraler Flexibilität, Empfindlichkeit und Spezifität bilden daher die Grundlage dieser Forschung.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Leiter: Professor Dr. Thomas Greb