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Die duale Rolle des Transkriptionsfaktors PHR1 in Lotus japonicus, einer Modellpflanze für Wurzelsymbiosen

Das Projekt "Die duale Rolle des Transkriptionsfaktors PHR1 in Lotus japonicus, einer Modellpflanze für Wurzelsymbiosen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Köln, Botanisches Institut, Lehrstuhl II.'Das Ziel des beschriebenen Projekts ist die Entschlüsselung des gemeinsamen Kontrollmechanismus, der der Phosphatmangelantwort sowie der Entwicklung der arbuskulären Mykorrhiza (AM) in der Modellleguminose Lotus japonicus zugrunde liegt. Bei geringer Verfügbarkeit von Phosphat (Pi) kann die AM die Pi Aufnahme verbessern. Eine hohe Pi Verfügbarkeit hat jedoch einen negativen Einfluss auf die Entwicklung der AM Symbiose. Die Regulationsmechanismen dazu sind weitgehend unbekannt. Hier soll die duale Funktion des Transkriptionsfaktors PHR1 bei der Regulation der Gene der Pi-Mangelantwort und bei der Kontrolle der Symbiosomentwicklung untersucht werden, wobei das Symbiosom der Ort des gegenseitigen Stoffaustausches in der AM ist. Im ersten Teilprojekt werden PHR1-regulierte und PHR1-unabhängige Gene aus der Pi-Mangelantwort (PSI Gene) mit Hilfe einer phr1 Mutante und PHR1 ektopisch-expimierenden Pflanzen identifiziert. In einem zweiten Teilprojekt werden Gemeinsamkeiten bei der Regulation der AM-spezifischen Antwort und der PSI Gene aufgezeigt werden. Dazu werden die oben beschriebenen Mutanten physiologisch untersucht und die PHR1-regulierten, AM-spezifischen Gene identifiziert. Im Rahmen eines dritten Teilprojektes wird ein cis-aktiver regulatorischer Cluster bestehend aus den beiden cis-Elementen CTTC und P1BS untersucht, der AM-spezifische Pi Transportergene reguliert. Insgesamt soll das regulatorische Netzwerk zur Kontrolle der Pi-abhängigen Symbiosomentwicklung in der AM entschlüsselt werden. '

Klonierung und Charakterisierung eines an der Phytosiderophorsekretion in Mais beteiligten Gens

Das Projekt "Klonierung und Charakterisierung eines an der Phytosiderophorsekretion in Mais beteiligten Gens" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung.Das Spurenelement Eisen (Fe) ist an vielen essentiellen Stoffwechselvorgängen in Pflanzen beteiligt. Daher ist eine ausreichende Fe-Konzentration in pflanzlichen Geweben von außerordentlicher Bedeutung. Gramineen, die im Hinblick auf die Sicherung der Welternährung zu den wichtigsten Kulturpflanzen gehören, geben zur Aneignung von Fe Schwermetallchelatoren, sogenannte Phytosiderophore (PS), ab und nehmen Fe(III)-PS-Komplexe auf. Während das Transportprotein des Fe(III)-PS-Komplexes in Mais, eine der Modellpflanze der Gramineen, bereits molekular charakterisiert wurde, sind die Komponenten, die an der Abgabe der PS beteiligt sind, noch nicht isoliert worden. Ziel dieses Projektes ist es daher, das YS3-Gen, welches direkt oder indirekt an der Abgabe von PS in Mais beteiligt ist, zu klonieren und charakterisieren. Hierzu soll ein kartengestützter Klonierungsansatz verwendet werden. Parallel dazu soll ein direktes Transposon-tagging mit Mutator- (Mu) und Activator/Dissociator- (Ac/Ds) Transposons durchgeführt werden. Mit den in diesen Experimenten unabhängig generierten ys3-Allelen, soll schließlich der Nachweis geführt werden, dass das richtige Gen kloniert wurde. Zum Abschluss der ersten Förderperiode soll eine erste funktionelle Charakterisierung des YS3 Gens durchgeführt werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Zusammenhang von Allelkombinationen und Blühzeitpunkt-Phänotyp in der Weinrebe

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Zusammenhang von Allelkombinationen und Blühzeitpunkt-Phänotyp in der Weinrebe" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI), Institut für Rebenzüchtung Geilweilerhof.In der 1. Phase des SPP1530 Programms wurden mehrere QTL-Regionen identifiziert, die den Blühzeitpunkt in der Weinrebe kontrollieren. Erste Ergebnisse weisen auf einen additiven Effekt dieser Loci hin, die in sehr früher bzw. später Blüte resultieren. Um diese genomischen Regionen genauer einzugrenzen und zu analysieren, wird eine stark erweiterte Kreuzungspopulation für Weinreben zur Feinkartierung von QTL genutzt sowie die Hypothese getestet, dass eine bestimmte Kombination von QTL-Allelen und Haplotypen zu einer sehr frühen beziehungsweise späten Blüte führt. Das Projekt wird folgende Schritte beinhalten: (1) Die Nutzung der gesamten heterozygoten Genomsequenzen beider Elternpflanzen der Kreuzungspopulation als Basis für die Untersuchung haplotyp-spezifischer Allelexpression; (2) Identifizierung von Kandidatengenen durch Genotyping-by-sequencing (GBS) an vorselektierten Nachkommen und SNP-Analyse, (3) Charakterisierung ausgewählter Kandidatengene aus den QTL-Regionen durch allel-spezifische RNAseq-Experimente sowie (4) Vernetzung dieser Ergebnisse mit phänotypischen Daten für den Blühzeitpunkt von Nachkommen der Kreuzungspopulation sowie züchterisch relevanten Sorten. Kooperationen mit weiteren Forschergruppen aus dem SPP-Verbund werden zusätzliche Erkenntnisse liefern, z.B. durch die Phylotranskriptom-Analyse zum Zeitpunkt der Blühinduktion. Durch die präzise Vorhersage des Blühzeitpunkts können neue Zuchtlinien generiert werden, die an veränderte klimatische Bedingungen angepasst sind.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Zur Temperatur-abhängigen Kontrolle des Blühzeitpunkts durch den Gibberellin-Signalweg und Interaktionen zwischen DELLA Proteinen und APETALA1/VRN1 MADS-Box-Faktoren

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Zur Temperatur-abhängigen Kontrolle des Blühzeitpunkts durch den Gibberellin-Signalweg und Interaktionen zwischen DELLA Proteinen und APETALA1/VRN1 MADS-Box-Faktoren" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan, Lehrstuhl Systembiologie der Pflanzen.Die Temperatur ist ein wichtiger Umweltreiz für die Kontrolle des Blühzeitpunkts bei Pflanzen. In Arabidopsis bewirkt Kälte eine Verzögerung des Wachstums und der Blühinduktion und auf molekularer Ebene führt Kälte zur Akkumulation von DELLA Proteinen, zentralen Repressoren des Wachstums und der Blühinduktion aus dem Gibberellin (GA)-Signalweg. Die DELLA-Abundanz reagiert ziemlich rasch auf Veränderungen der Temperatur und die Effekte der DELLA-Akkumulation können durch GA (Behandlungen) wieder aufgehoben werden. Wir haben kürzlich gezeigt, dass der Arabidopsis MADS-Box Transkriptionsfaktor APETALA1 (AP1) durch direkte Interaktionen mit DELLA Proteinen reprimiert wird. Des Weiteren haben wir Hinweise darauf, dass erhöhte Mengen an AP1 Expression auf molekularer Ebene für die frühe Blüte zweier Arabidopsis-Accessionen in kalten Temperaturen sind. Wir möchten nun die Hypothese testen, dass die erhöhten Mengen an AP1 die inhibitorischen Effekte der DELLA Repressoren in kalten Temperaturen aufheben. Zweitens möchten wir testen, ob das AP1-DELLA regulatorische Modul auch in Getreiden konserviert ist. Bei der Gerste und im Weizen sind die VERNALIZATION1 (VRN1) Proteine, die nächsten Orthologen von Arabidopsis AP1, zentrale Regulatoren der Blühinduktion. Wir möchten daher testen, ob VRN1 aus der Gerste und dem Weizen auch mit den DELLA Proteinen aus diesen beiden Species interagieren können und ob die Kontrolle des Blühzeitpunkts in Antwort auf Temperatur und GA von dieser Interaktion abhängig ist.

Identifizierung von genetischen und phänotypischen Merkmalen in dem Wurzelsystem trockentoleranter Sommergerste (Hordeum vulgare)

Das Projekt "Identifizierung von genetischen und phänotypischen Merkmalen in dem Wurzelsystem trockentoleranter Sommergerste (Hordeum vulgare)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz, Lehrstuhl Nutzpflanzengenetik und -biotechnologie.Ziel des Projektes ist es, die Gene für die Wurzelentwicklung von Gerste zu identifizieren und deren Effekte zu quantifizieren. Zusätzlich wird die genetische Reaktion der Wurzel auf ein reduziertes Wasserangebot im Substrat untersucht und für die Modelbildung parametrisiert. Es wird ein Assoziationsansatz zur QTL bzw. QTL x Behandlungsinteraktion Detektion verwendet. Hierzu steht eine Kartierungspopulation mit ca. 192 Linien zur Verfügung, die mit den genbasierten SNP - Markern (GKI Select Chip) genotypisiert werden. Darüber hinaus wurde die Population schon mit DArT und SSR-Marker genotypisiert. Für diese Population mit hoher Markerdichte (geschätzt 5000 kartierbare Marker) wird eine Assoziationskartierung von Wurzelmerkmalen zur Schätzung der Merkmals-Marker- Assoziation im Mixed-Model-Verfahren durchgeführt. Die QTL dienen als Parameter für die QTL basierte Modellierung. Die Wurzelentwicklung wird für die Population unter Kontrolle und Stressbedingungen an zahlreichen Terminen festgestellt. Hierbei werden Wurzelparameter wie Wurzellänge, Wurzellängenentwicklung, Wurzelverteilung und mit Abschluss der Test Wurzeltrockenmasse und Sprosstrockenmasse erhoben. Parallel zu den Untersuchungen werden an einem reduzierten Genotypenset (bestehend aus Klassen Trockenstressanfällige und -tolerante) die natürliche allelische Variabilität bei Kandidatengenen-Loci der Wurzelentstehung, -entwicklung und -differenzierung aus Arabidopsis bzw. Mais geprüft. Darüber hinaus wird mit einem Metabolomics Ansatz geprüft, ob diagnostische Signaturen für Trockenstress existieren. Hierzu werden vergleichende Analysen der Metaboliten zwischen den Mitgliedern des reduzieren Genotypensets durchgeführt, um spezifische Metaboliten für Trockenstress resistente Genotypen zu identifizieren

DNA-Sequenzer

Das Projekt "DNA-Sequenzer" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan, Lehrstuhl für Tierzucht.Viele biologisch, agronomisch oder biotechnologisch wichtige Organismen sind genetisch nur unzulänglich charakterisiert. Sequenzier-Technologie der zweiten Generation ermöglicht nun sowohl die effiziente de novo Analyse von Genomen und Transkriptomen als auch Re-Sequenzierung einer großen Anzahl von Individuen. Dadurch ergeben sich neue Ansätze für eine nachhaltige Nutzung von Organismen, eine Mission, welche für das Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt und besonders auch für die antragstellenden Arbeitsgruppen richtungsweisend ist. Durch die Beschaffung eines Sequenziergerätes der zweiten Generation werden diese Gruppen in die Lage versetzt, eine Vielzahl von Sequenzierprojekten mit höchster Effizienz durchzuführen und die Technologie in Kooperationen innerhalb und außerhalb der TU München einzubringen. Die Genomsequenzierung ist eine Schlüsseltechnologie im Hinblick auf die Nutzung global knapper werdender Ressourcen. Es ist deshalb von strategischer Bedeutung für deutsche Forschungsstandorte mit entsprechender Ausrichtung adäquat ausgerüstet zu sein.

Carbon acquisition during pathogenic development of Ustilago maydis and Colletotrichum graminicola, Mechanisms of compatibility: Reprogramming of plant metabolism by fungal effector molecules

Das Projekt "Carbon acquisition during pathogenic development of Ustilago maydis and Colletotrichum graminicola, Mechanisms of compatibility: Reprogramming of plant metabolism by fungal effector molecules" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Phytopathologie.

Teilprojekt B02: Funktionale Charakterisierung von signifikant mit Kohlenstoff-Isotopendiskriminierung assozierten Kandidatengenen

Das Projekt "Teilprojekt B02: Funktionale Charakterisierung von signifikant mit Kohlenstoff-Isotopendiskriminierung assozierten Kandidatengenen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Pflanzenzüchtung.Mit Hilfe von next generation Resequenzierung werden Genomregionen mit Einfluss auf die Trockentoleranz in Mais charakterisiert. Diese Regionen werden in einer Introgressionsbibliothek, die für Trockentoleranz spaltet, gezielt angesprochen. Mit Trockentoleranz assoziierte Gene werden umfassend charakterisiert und in einer Sammlung diverser Maislinien auf allelische Variation untersucht. Ein in silico Ansatz dient der Lokalisierung weiterer Gene für Trockentoleranz und der Erstellung einer virtuellen Genomkarte für die Trockenstressantwort im Mais.

Molekulare Charakterisierung des Ren3 Locus der Resistenz gegen Erysiphe necator (den Echten Mehltau) aus der Rebsorte 'Regent'

Das Projekt "Molekulare Charakterisierung des Ren3 Locus der Resistenz gegen Erysiphe necator (den Echten Mehltau) aus der Rebsorte 'Regent'" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI), Institut für Rebenzüchtung Geilweilerhof.Dieses Projekt hat zum Ziel, die Mechanismen der Resistenz gegen den Echten Mehltau (E. necator) aufzuklären, die am Haupt-QTL Locus Ren3 auf Chromosom 15 von Regent kodiert sind.Zur Sequenzanalyse des Locus müssen vorhandene genomische Teilsequenzen aus der Region weiter assembliert werden. Die resultierenden Contigs sind durch PCR Verfahren zu überprüfen. Das Schließen noch bestehender Lücken durch long range PCR ist anzustreben. Bioinformatorische Analysen (Ermittlung kodierender Bereiche, Datenbankabgleiche) werden in den Sequenzen positionelle Kandidatengene für die Resistenz identifizieren. Diese Kandidatengene werden auf ihre funktionelle Bedeutung hin untersucht. Dazu dienen Genexpressionsanalysen an resistenten und anfälligen Reben im Zusammenhang mit mikroskopischen Beobachtungen der Wirt/Pathogeninteraktion in frühen Stadien der pflanzlichen Abwehr.Vergleichende Diversitätsstudien der Kandidatengene an einem umfangreichen Probensatz resistenter und anfälliger Reben werden Sequenzvarianten und Einzelnukleotidaustausche (single nucleotide polymorphisms, SNPs) aufzeigen. Diese werden durch QTL Analyse und Assoziationsgenetik auf ihre Korrelation mit der Resistenzausprägung hin untersucht, womit zusätzliche Hinweise auf ihre funktionelle Bedeutung erhalten werden. Letztendlich ist ein Modell der erfolgreichen Abwehr bei Regent zu entwickeln. Wichtige Kandidatengene aus diesen Arbeiten sind durch Transformation in anfällige Rebsorten einzuführen und schließlich durch Test der transgenen Reben in ihrer Funktion zu validieren.Mit diesem Projekt und der Erarbeitung der Resistenzmechanismen wird eine Grundlage zur verbesserten züchterischen Nutzung der Resistenzloci in der Kombinationszüchtung für pyramidisierte, nachhaltige Resistenz geschaffen. Eng Merkmals-korrelierende (SNP) Marker werden erarbeitet, die in der Marker-gestützten Züchtung im Hochdurchsatz angewandt werden können.

Sonderforschungsbereich (SFB) 924: Molekulare Mechanismen der Ertragsbildung und Ertragssicherung bei Pflanzen; Molecular Mechanisms Regulating Yield and Yield Stability in Plants, Teilprojekt A10: System Analyse von Phytohormon-abhängiger Signaltransduktion und cross-talk

Das Projekt "Sonderforschungsbereich (SFB) 924: Molekulare Mechanismen der Ertragsbildung und Ertragssicherung bei Pflanzen; Molecular Mechanisms Regulating Yield and Yield Stability in Plants, Teilprojekt A10: System Analyse von Phytohormon-abhängiger Signaltransduktion und cross-talk" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan, Lehrstuhl Systembiologie der Pflanzen.Pflanzen müssen Informationen über Umweltbedingungen in Entwicklungsprogramme umsetzen. Ein Großteil dieser Umsetzung geschieht durch Phytohormon-abhängige Signaltransduktionsprozesse. Aufgrund der Tatsache, dass diese Prozesse die meisten Pflanzenwuchseigenschaften kontrollieren, spielt die biotechnologische oder züchterische Modulation dieser Prozesse eine wichtige Rolle in der Landwirtschaft. Um das Wissen über Phytohormon-abhängige Signaltransduktionsprozesse und deren cross-talk zu steigern, produzieren wir zur Zeit eine systematische Karte des Pflanzenhormon-Signaltransduktionsnetzwerks mit Hilfe einer fortgeschrittenen Interaktomkartierungs-Pipeline und bioinformatischen Modellierungen. Wir möchten nun eine genauere Analyse dieses Netzwerks im Hinblick auf seine Dynamik und Funktionalität durchführen und ausgewählte Netzwerke validieren.

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