PILS abhängige Etablierung der Wurzelarchitektur in Arabidopsis thaliana

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Kleine-Vehn
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470007283

Sowohl aus fundamentaler als auch aus translationaler Sicht ist es eine zentrale Herausforderung zu verstehen wie die Umwelt die Entwicklung der Pflanzen moduliert. Das Phytohormon Auxin ist ein Schlüsselregulator der Pflanzenentwicklung und integriert interne und externe Signale. Wir haben zuvor gezeigt, dass PILS Proteine die Rate der Auxin-Antworten bestimmen und eine fundamentale Rolle im adaptiven Pflanzenwachstum spielen (Barbez et al., 2012; Beziat et al., 2017). Zudem definiert die Brassinosteroid-Signalwirkung die Auxin-Antworten in einer PILS-abhängigen Weise (Sun et al., 2020) und dieser Auxin/Brassinosteroid-Cross-Talk-Mechanismus trägt zu Temperatur-abhängigen Antworten in der Wurzeln bei (Feraru et al., 2019; Sun et al., 2020). Unsere computergestützte Modellierung deutete darauf hin, dass PILS-Proteine die zeitliche Auxin-Signaldynamik bestimmen könnten, indem sie Brassinosteroid- und Auxin-Signalisierung integrieren (Sun et al., 2020). Hier zeigen wir, dass PILS-Proteine tatsächlich die Auxin- Oszillation im basalen Meristem definieren und damit vermutlich die laterale Wurzelverzweigung bestimmen. Wir werden die mechanistische Rolle der PILS-Proteine in der periodischen, Auxin-abhängigen de novo Organogenese weiter definieren, indem wir die Entwicklung von Seitenwurzelprimordien in Arabidopsis studieren. In Anbetracht der Tatsache, dass Auxin und Brassinosteroid (BR) die lateralen Wurzelprimordienentwicklung durch einen weitgehend unbekannten Mechanismus gemeinsam bestimmen (Bao et al., 2004), werden wir untersuchen, ob PILS-Proteine an dieser koordinierten Interaktion beteiligt sind. Schließlich werden wir untersuchen, ob der PILS-abhängige Crosstalk von Auxin- und BR-Signalen pflanzliche Anpassungsreaktionen ermöglicht, wie z.B. eine von der Umgebungstemperatur abhängige Kontrolle der seitlichen Bewurzelung.Dementsprechend werden unsere kommenden Arbeiten die Wissenslücke zwischen dem Zusammenspiel von Auxin und Brassinosteroid während der de novo Organogenese (Bao et al., 2004) und der oszillierenden Rolle von Auxin im basalen Meristem (Moreno-Risueno et al., 2010) schließen. Unsere Arbeit wird die adaptive de novo Organogenese in Pflanzen mechanistisch aufklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen