Funktionsaufklärung eines 83 kb großen Clusters von Cytochrom P450-Genen in Arabidopsis

• Antragsteller: Professor Dr. Erich Glawischnig
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 463197382

Cluster duplizierter Gene sind ein charakteristisches Merkmal von Pflanzen. Häufig sind dabei diese Gene funktionell redundant, was es schwierig oder unmöglich macht anhand des Phänotyps einzelner Insertionsmutanten Schlussfolgerungen auf biologische Funktionen zu ziehen. Kürzlich wurde Genome Editing für Pflanzen etabliert, welches auch die Mutation mehrerer Gene ermöglicht. Die gezielte Deletion größerer Gencluster bleibt aber eine große Herausforderung. In diesem Projekt fokussieren wir uns auf den größten Cluster von Cytochrom P450-Genen (welche zur CYP71B- Unterfamilie gehören) in Arabidopsis thaliana, der 83 kB umspannt. Durch einen Crispr/Cas9-basierten Ansatz konnten homozygote Mutanten generiert werden, bei denen der gesamte Cluster deletiert ist. Diese Pflanzen sind voll lebensfähig, zeigen aber eine veränderte Zusammensetzung abwehrrelevanter Metabolite. Um nun die spezifischen in-vivo-Funktionen zu identifizieren sollen partielle Deletions- und Komplementationslinien generiert, und eine vergleichende Metabolomanalyse in verschiedenen Geweben, nach Stressbehandlung, sowie nach Pathogeninfektion durchgeführt werden. Komplementär dazu werden die entsprechenden P450-Enzymaktivitäten nach Expression in Hefe und Nicotiana benthamiana analysiert. Im Folgenden soll die Clusterdeletion mit weiteren Deletionen und Insertionsmutationen von CYP71B-Genen kombiniert werden. Dadurch soll ein besseres funktionelles Verständnis dieser stark diversifizierten Unterfamilie erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen