Detailseite
Projekt
Die Etablierung embryonaler Stammzellnischen bei Mais
Antragsteller
Professor Dr. Thomas Dresselhaus
Fachliche Zuordnung
Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448353073
Die Spezifizierung der Stammzell-Vorläuferzellen, die anschließend zur Bildung von Embryo-Meristemen führen, finden bei der Modellpflanze Arabidopsis bereits im radialen 16-zelligen Dermatogen-Stadium statt. Gen-regulatorische Netzwerke für die Zell-Spezifizierung beinhalten das Auxin-induzierte MONOPTEROS (MP)-BODENLOS (BDL) Module aus dem ARF-Transkriptionsfaktor MP und seines Repressors BDL sowie den WUSCHEL (WUS) und WUS-verwandten Homeobox (WOX) Transkriptionsfaktoren. Im Vergleich zu Arabidopsis ist nahezu unbekannt, wie Meristeme bei Getreidepflanzen während der Embryogenese gebildet und organisiert werden. Im Vergleich zu eher chaotisch und zufällig angelegten Zellteilungsebenen während der Embryogenese von Getreidepflanzen, sind Zellschicksalsentscheidungen bei Arabidopsis eng an stereotype Zellteilungsmuster gekoppelt. Wie werden Meristem- und Stammzell-Vorläuferzellen bei Getreidearten spezifiziert? Wenige eher deskriptive Berichte haben Transport und Antworten von Hormonen untersucht sowie Genexpressionmuster der WUS/WOX Homologen. Diese Studien haben u.a. gezeigt, dass die Prozesse nicht konserviert und Paradigmen nur begrenzt auf Getreide übertragbar sind. Die Initiierung der Meristembildung findet bei Mais später statt, nachdem die Radialsymmetrie im bereits vielzelligen Embryo während des sog. Transitionsstadiums durchbrochen wurde. Eigene Vorarbeiten deuten an, dass im Endosperm gebildetes Auxin diese Asymmetrie auslösen könnte, dass die Zellspezifizierung in der frühen Embryogenese durch die Embryo-umgebende Region (ESR), einer spezifischen Endospermstruktur die bei Arabidopsis fehlt, unterdrückt wird und dass nicht MP-BDL sondern andere ARF-IAA Module die Bildung embryologischer Meristeme regulieren könnte und vermutlich Getreide-spezifische molekulare Schalter beteiligt sind. Um die Bildung der Meristeme in Getreide zu verstehen, beabsichtigt dieses ambitionierte Projekt (i) Auxin-regulierte ARF-IAA Module die während der Transitionsphase der Mais-Embryogenese angeschaltet werden zu identifizieren und zu untersuchen, (ii) die Rolle der ESR bei der frühen Zellspezifizierung herauszufinden, (iii) die Rolle des ZmWUS1/ZmWOX5 Gen-regulatorischen Netzwerkes bei der Bildung embryologischer Stammzellnischen aufzuklären und (iv) die Funktion und Ziel-Gene des Getreide-spezifischen EAL1 Signalpeptids, welches asymmetrisch in der Apikaldomäne des Transitions-Embryos sekretiert wird aufzuklären.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
