Regulierung der Struktur und Funktion des sprossnahen Meristems von Mais

• Antragstellerin: Professorin Dr. Marja Timmermans
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448353073

Das Sprossapikalmeristem (SAM), das sich an der wachsenden Sprossspitze der Pflanze befindet, beherbergt eine Population von pluripotenten Stammzellen. Diese dienen als dauerhafte Quelle an Zellen für das postembryonale Wachstum und die Organogenese. Ein Großteil unseres Verständnisses darüber, wie das SAM das Gleichgewicht zwischen Stammzellproliferation und Organinitiierung orchestriert und wie das SAM seine räumliche Zellschicksal-Organisation trotz laufender Zellteilungen aufrechterhält, stammt aus Studien an Arabidopsis. Der Transkriptionsfaktor WUSCHEL (WUS) bewegt sich von einem zentralen Organisationszentrum (OC) aus, um die Stammzellidentität in den Zellen der darüber liegenden zentralen Zone (CZ) zu fördern, und epidermale, mobile miRNAs verankern die CZ an der SAM-Spitze. Während die Rolle von Meristemregulatoren wie WUS in allen Eudikotyledonen konserviert zu sein scheint, wurde eine erhebliche Diversifizierung dieser und anderer regulatorischer Pfade zwischen monokotylen und eudikotylen Linien festgestellt. Darüber hinaus ist die Akkumulation von miRNAs in der CZ des SAM von Mais blockiert. Daher halten wechselnde Mechanismen eine Region der Stammzellkompetenz im vegetativen SAM von Mais aufrecht. Dieses Projekt wird kürzlich identifizierten OC- und CZ-spezifischen Genen benutzen, um Faktoren zu bestimmen, die Positionsinformationen liefern, kontrollieren oder verbergen, die für die Regulierung der SAM-Struktur und -Funktion von Mais benötigt werden. Zu diesem Zweck werden wir: (i) den Beitrag von OC- und CZ-spezifischen Genen zur Regulation von Zellschicksalen innerhalb des vegetativen Mais-SAM erforschen und die faszinierende Hypothese testen, dass die Stammzell-Homöostase durch ein WUS-Modul reguliert wird, das divergiert und verlagert worden ist, (ii) Identifizierung von Downstream-Targets für WUS-ähnliche und OC-spezifische Transkriptionsfaktoren, um die Hypothese zu testen, dass die Epidermis und das OC Positionsinformationen zum Gleichgewicht zwischen Stammzellproliferation und Organogenese beisteuern, und (iii) Ausnutzung des hohen Grades an allelischem Polymorphismus in Mais, um Gene und genetische Pfade innerhalb des CZ, PZ und OC zu identifizieren, die der SAM-Architektur zugrunde liegen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5235: Stammzellsysteme bei Getreide (CSCS): Etablierung, Aufrechterhaltung und Beendigung