Studie zur funktionellen Diversifizierung eines konservierten Peptid-Rezeptorkinase Signalmoduls in Pflanzen

• Antragsteller: Dr. Oliver Johanndrees
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537740606

Pflanzliche Genome codieren hunderte potenziell sekretierte Signalpeptide, von denen aber nur einige wenige funktionell charakterisiert sind und bekannte Rezeptoren haben. Kürzlich wurde von der gastgebenden Gruppe eine Stress-induzierte Peptidklasse entdeckt, deren Peptide nach einem konservierten Aminosäuremotif CTNIPs genannt wurden. Außerdem hat die Gruppe den dazugehörigen Rezeptor, die LRR-Rezeptorkinase HAESA-LIKE 3 (HSL3), beschrieben. Das entdeckte CTNIP-HSL3 Signalmodul ist in den meisten untersuchten Angiospermen konserviert, auch in Monokotyledonen. Phylogenetische Untersuchungen haben ergeben, dass das HSL3 Repertoire von Gräsern (Poaceae) und Hülsenfrüchten (Fabaceae) deutlich expandiert ist. Entgegen dieser Tatsache wurden allerdings keine bona fide CTNIP Peptide in den untersuchten Poaceae entdeckt. Daraus ergeben sich die Fragestellungen, wie sich CTNIPs und HSL3 im Laufe der pflanzlichen Evolution unterschiedlich entwickelt haben können, welche (CTNIP-ähnlichen) Peptide von HSL3 in Poaceae erkannt werden und was die biologischen Funktionen der expandierten HSL3 Repertoires sein könnten. In der Familie der Poaceae finden sich die weltweit am intensivsten für die Landwirtschaft genutzen Pflanzenarten. Es ist deshalb von großem Interesse zu verstehen, wie dieser Signalweg in Poaceae funktioniert und sich eventuell von anderen Pflanzen unterscheidet. Außerdem soll in dem hier beschriebenen Projekt aufgeklärt werden, was die wichtigsten Faktoren in HSL3 Bindespezifizität sind, denn es wurde gezeigt, dass CTNIPs nur von HSL3 der gleichen Art erkannt werden. Aufgrund seiner konservierten Präsenz in vielen Angiospermen, bietet das CTNIP-HSL3 Signalmodul eine bestens geeignete Plattform um grundlegende Konzepte von Peptid-Rezeptor Komplexen zu erforschen und diese in einen evolutionären Kontext zu stellen. Außer Grundlagenwissen zu schaffen könnten die Erkenntnisse des Projekts auch Anwendungen in der Landwirtschaft, zum Beispiel bei der Herstellung allgemeinwirkender Biostimulanzien für eine breite Auswahl an Pflanzen finden.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Cyril Zipfel