s/pflazengenetik/Pflanzengenetik/gi
Blüten- und Knolleninduktion werden in Kartoffelpflanzen (Solanum tuberosum) von nahezu identischen Signalwegen gesteuert. Da die Kartoffelpflanze als Ertragspflanze und der Knollenertrag weltweit immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist die Identifikation ertrags- und qualitätssteigernder Faktoren von größtem Interesse. Im Rahmen des vorliegenden Antrags planen wir die Identifizierung und Charakterisierung der an der Blühinduktion und Knolleninduktion beteiligten Signaltransduktionswege auf molekularer Ebene. Blühinduktion und Knollenbildung stellen multifaktoriell gesteuerte Entwicklungsprozesse dar, die sowohl durch endogene, als auch durch exogene Parameter beeinflusst werden. Uns interessieren dabei u.a. Integrationsstellen, an denen diese Signalwege mit dem Metabolismus der Pflanze koordiniert werden. Das POTATO COUCH POTATO 1 (StPCP1) Protein ist ein Transkriptionsfaktor der IDD Familie. StPCP1 RNAi Pflanzen zeigen Veränderungen im Blühzeitpunkt und des Knollenertrags. Erste Ergebnisse aus quantitativen real-time PCR Experimenten deuten darauf hin, dass StPCP1 in die Regulation der Expression von Zuckertransportern involviert ist, was erklärt wie StPCP1 maßgeblich den Kohlenhydrathaushalt der Pflanze beeinflussen kann. Einige phloem-mobile Faktoren könnten die Funktion eines Botenstoffes erfüllen, der den Zuckerstatus der Sourceblätter an die Sinkorgane wie z.B. das Apikalmeristem und die Stolonspitzen weiterleitet. Wir planen, diese putativen phloem-mobilen Substanzen in Kartoffel zu untersuchen. Diese sind im Speziellen: Trehalose 6-Phosphat, miR156 und miR172 sowie deren Zielgene und -transkripte. Vorarbeiten weisen darauf hin, dass ähnlich wie es für Arabidopsis gezeigt werden konnte, der Zuckerstatus in den Blättern mit einer veränderten Expression bzw. Bildung dieser mutmaßlichen Signalmoleküle einhergeht. Wir werden weiterhin die regulatorischen Eigenschaften von StPCP1 und die Expression seiner Zielgene untersuchen. Das betrifft im Besonderen die direkte Regulation von Zuckertransportergenen (z.B. StSUT4) und die Identifizierung unbekannter Zielgene durch die Bindung der bekannten ID1 Bindedomäne. Gleichzeitig wollen wir bisher offene Fragen hinsichtlich der Interaktion bekannter Signalwege, die den Blühzeitpunkt und die Knollenbildung in Kartoffelpflanzen beeinflussen, beantworten, da im Speziellen der photoperiodische, der T6P- und der GA-Signalweg von StPCP1 gleichermaßen betroffen zu sein scheinen.
Zielsetzung: Dauerbegrünungen der Fahrgassen sind vom Management her wie intensiv bewirtschaftete Grünlandflächen zu betrachten. Durch einen Know How Transfer aus dem Grünlandbereich, verbunden mit der Entwicklung spezifischer Saatgutmischungen und Begrünungsstrategien kann eine deutliche Verbesserung bzw. Problemlösung auf Weinbauflächen der Süd- und Oststeiermark und allen Obstbauflächen mit dauerbegrünten Fahrgassen erreicht werden. Das Forschungsvorhaben setzt sich zum Ziel, bestehende Grünlandtechnik im Wein- und Obstbau zu etablieren sowie neue Strategien bei Zusammensetzung, Etablierung und Pflege von Dauerbegrünungen zu entwickeln. Auf geeigneten Flächen des Wein- und Obstbauzentrums Silberberg sollen in den nächsten Jahren die folgenden Forschungsvorhaben umgesetzt werden: - Entwicklung und Einsatz neuer Begrünungsmischungen - Sanierung/Verbesserung bestehender Begrünungen mittels Nachsaat - Neuanlage mit geteilten Mischungen - Nachträgliche Etablierung von geteilten Mischungen - Einsatz alternativer Deckfrüchte. Bedeutung des Projekts für die Praxis: Verbesserte Bewirtschaftung mit vermindertem Ressourceneinsatz. Betriebswirtschaftliche Vorteile durch Einsparungen bei Mulchfrequenz und Pflegekosten Verringerung des Bodenabtrages und des Verlustes an Bodenfruchtbarkeit Kontrollierte Versickerung von Oberflächenwasser anstatt unkontrollierter Wasserabfluss bei Starkregenereignissen Hangbefestigung und Erosionsschutz Vermutete positive Effekte auf Produktqualität Steigerung der Biodiversität im Wein- und Obstgarten Erhaltung regionaler Genetik von Pflanzen des Extensivgrünlandes durch Einsatz in passenden Saatgutmischungen.
This is the proteomics service project of the SFB924. It will perform proteomics analyses for all scientists involved.
Der Klimawandel und das rapide Bevölkerungswachstum stellen die Nahrungsmittelproduktion vor eine große Herausforderung. Kulturpflanzen mit hoher Nährstoffqualität, wie zum Beispiel Körneramarant, haben ein hohes Potential zur Ernährungssicherung der Zukunft beizutragen. Um zu verstehen wie Pflanzen sich an veränderte Umwelten anpassen können, ist detailliertes Wissen über die genetische Vielfalt und anpassungsrelevante Merkmale notwendig. Anpassungsmerkmale beinhalten nicht nur morphologische, sondern auch physiologische und intrinsische Merkmale, wie das Pflanzenionom. Die weltweite Ausbreitung von Kulturpflanzen ist ideal, um die Anpassung an neue Umwelten zu untersuchen. Auch vernachlässigte Kulturpflanzen haben sich im letzten Jahrtausend über ihr Donestikationszentrum hinaus ausgebreitet. Bevor Körneramarant sich ausbreitete, wurden drei Arten unabhängig voneinander vom gleichen Vorfahren domestiziert. Später kolonisierte Amarant auch Indien, wo sich in den letzten 400 Jahren lokale Landrassen, die gut an ihre neue Umwelt angepasst sind, entwickelten. Unsere Vorarbeiten deuten darauf hin, dass alle drei domestizierten Arten zu heutigen indischen Landrassen beitrugen. Darüber hinaus ist zu vermuten, dass lokale angepasste wilde Amarantarten adaptive genetische Variation zur Anpassung der Kulturpflanze an die neue Umwelt beisteuerten. In diesem Projekt verbinden wir Populations-, quantitative und molekulare Genetik, um die Anpassung während der Ausbreitung von Kulturpflanzen zu verstehen. Mit der Einführung von Amarant nach Indien, werden wir die morphologischen, ionomischen und genomischen Veränderungen untersuchen, um die Herkunft adaptiver genetischer Variation zu verstehen. Darüber hinaus werden wir die molekulare Basis agronomischer und qualitätsrelevanter Merkmale beleuchten. Wir haben vor, die Funktion von Schlüsselkandidatengenen mit Hilfe von Expressionsanalysen und Genomeditierung in Amarant zu validieren. Diese deutsch-indische Kollaboration bringt die Pflanzenzüchtungsforschung und ionomische Expertise des indischen Partners mit der evolutionsgenomischen Expertise des deutschen Partners zusammen, um Synergien dieser Felder zu nutzen. Im speziellen, werden wir 300 Körneramarantakzessionen an drei unterschiedlichen Standorten in Indian morphologisch und ionomisch vergleichen. Diese Daten werden wir mit genomweiten genetischen Markerdaten verbinden, um adaptive Variation zu detektieren und Gene, die für die Anpassung relevant sind, funktionell validieren. Der Vergleich mit genetischer Variation von lokalen Wildarten wird es erlauben, deren Beitrag zur Anpassung von Körneramarant zu verstehen. Durch dieses gemeinschaftliche Projekt werden wir zum Verständnis, wie Kulturpflanzen sich an neue Umwelten anpassen und welche Quellen adaptiver Variation vorhanden sind, beitragen. Wir planen Gene zu identifizieren, die den Nährstoffgehalt regulieren und deshalb zur Verbesserung der Amarantqualität und zu Ertragssteigerungen beitragen können.
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.
One of the reproductive barriers that can isolate species is embryo lethality which is due to disfunctional interaction between parental genomes. Embryo lethality obtained in crosses of hexaploid wheat with diploid rye is the result of complement interaction between the two genes/alleles Eml-A1 and Eml-R1b from wheat and rye, respectively. In addition, the 1D wheat chromosome carries unknown genetic factor(s) which have strong effect on the viability of wheat-rye hybrid seeds. The goals of the project are: (I) physical mapping and studying dosage effect of Eml-A1 gene (II) development of a method for overcoming embryo lethality in wheat-rye hybrids and (III) physical mapping and cytological study of chromosome 1D wheat gene(s) essential for seed development in wheat rye hybrids. The development of a method of regeneration in callus culture from abnormal immature embryos with lethal genotype by indirect organogenesis will enable us to study the interaction and expression of incompatible wheat Eml-A1 and rye Eml-R1b alleles causing embryo lethality. New information about genes, involved in apical meristem development in early stages of embryogenesis of wheat-rye hybrids (and of other plants) will be gained.
Die Rotbuche (Fagus sylvatica L.) ist eine der wichtigsten Baumarten Europas mit großer ökologischer, ökonomischer und kultureller Bedeutung. Obwohl eine zunehmende Beeinträchtigung durch den Klimawandel vorhergesagt wird, bieten die breite ökologische Amplitude und das hohe Maß an genetischer Vielfalt ein großes adaptives Potential. In diesem Projekt möchten wir die Rolle struktureller genetischer Variation bei der adaptiven Differenzierung und die Effekte von Genotyp-Umwelt Interaktionen in zwei parallelen Versuchsflächen in Frankreich und Deutschland untersuchen, um zu verlässlicheren Vorhersagen über die zukünftige Stabilität von Buchenwaldökosystemen beizutragen. Dazu planen wir zuerst ein Pangenom der Buche zu generieren. Dieses Pangenom wird die genomweite strukturelle genetische Variation, d.h. große DNA-Sequenzpolymorphismen wie Insertionen oder Deletionen, über das Verbreitungsgebiet abbilden. Dafür werden wir 24 genetisch diverse Buchenindividuen aus verschiedenen geographischen Regionen und mit verschiedenen Phänotypen auswählen, sequenzieren und assemblieren. Zusätzlich werden wir Drohnen-basierte Hochdurchsatz-Phänotypisierungen adaptiver Merkmale, wie beispielsweise dem Blattaustrieb, auf den zwei Versuchsflächen durchführen. Diese Flächen umfassen Bäume aus 102 über das Verbreitungsgebiet der Buche verteilten Populationen. Durch das Mapping von Resequenzierungsdaten von je 1.000 und 1.800 Individuen der französischen und der deutschen Fläche auf das Pangenom können wir pangenomweite Assoziationsstudien (panGWAS) und pangenomische Genotyp-Umwelt Assoziationen (panGEAs) rechnen. Anschließend werden wir unterschiedliche Effekte der identifizierten Genvarianten unter den zwei Umweltbedingungen analysieren. Das Ausmaß dieser Genotyp-Umwelt Interaktionen spielt eine wichtige Rolle bei der genomischen Vorhersage von der Leistungsfähigkeit von Bäumen unter aktuellen und zukünftigen Klimabedingungen. Schließlich möchten wir potentielle Effekte von natürlicher Selektion auf den zwei Flächen innerhalb einer Generation untersuchen. Zusammenfassend soll dieses Projekt unser Wissen über die genetischen Grundlagen lokaler Anpassung bei der Buche erweitern und Vorhersagen über die zukünftige Stabilität von Buchenwäldern verbessern.
During evolution plants have coordinated the seasonal timing of flowering and reproduction with the prevailing environmental conditions. With the onset of flowering plants undergo the transition from vegetative growth to reproductive development. In agriculture, flowering is a prerequisite for crop production whenever seeds or fruits are harvested. In contrast, avoidance of flowering is necessary for harvesting vegetative parts of a plant. Late flowering also severely hampers breeding success due to long generation times. Thus, FTi (flowering time) regulation is of utmost importance for genetic improvement of crops. There are many new challenges for plant geneticists and breeders in the future (e.g. changing climate, need for higher yields, demand for vegetative biomass for bioenergy production), requiring novel approaches for altering the phenological development of a plant species beyond the currently available genetic variation. Changes in the expression of a single FTi regulator can suffice to drastically alter FTi. Exploiting the molecular fundament of FTi control offers new perspectives for knowledge-based breeding. Pleiotropic effects of FTi gene regulation beyond flowering time, such as yield parameters/hybrid yield were most recently demonstrated. This emerging field of research offers new possibilities for gaining insight into the very foundations of yield potential in crop plants. The Priority Programme aims to develop a functional cross-species network of FTi regulators for modelling developmental and associated (e.g. yield) characters in relation to environmental cues. Plant species with different phenological development will be investigated. Phylogenetic similarities can be used to infer similar functional interactions between FTi regulators in related crop species. Comparative analysis of FTi regulation among and between closely and remotely related species will identify distinct evolutionary paths towards optimisation of FTi in a diverse set of species and the branching points of divergence. Projects in this Priority Programme focus on genomic approaches to gain a comprehensive understanding of FTi regulation also in crops, which thus far have not been a major target of research. Another focus is on non-genetic cues regulating FTi and hormonal constitution and nutrient supply.
Genom-Editierung von regulatorischen Regionen im Pflanzengenom hat das Potenzial schnelle Verbesserungen von Nutzpflanzen zu ermöglichen und damit zur Ernährungssicherheit beizutragen. In diesem Projekt werde ich cis-regulatorische Elemente von Pflanzen und deren Interaktionen—die regulatorische Grammatik—untersuchen und Methoden für die Genom-Editierung von regulatorischer DNA entwickeln. Die Genexpression wird durch cis-regulatorische Elemente wie Promotern, Enhancer, Silencer und Insulatoren kontrolliert. Die Genom-Editierung von solchen Elementen ist eine vielversprechende Strategie, um Eigenschaften von Nutzpflanzen zu verbessern. Mutationen in regulatorischen Regionen führen oft zu Gewebe- oder Umweltbedingungsspezifischen Veränderungen der Genexpression und können daher weniger schädlich sein als Mutationen in genkodierenden Regionen. Evolution und Domestikation haben oft auf regulatorische DNA eingewirkt. Uns fehlt jedoch bisher ein ausreichendes Verständnis von cis-regulatorischen Elementen und der regulatorischen Grammatik, um Genom-Editierung von regulatorischen Elementen routinemäßig zur Verbesserung von Nutzpflanzen einzusetzen. Ich habe „plant STARR-seq“, eine Hochdurchsatz-Methode zur Charakterisierung von cis-regulatorischen Elementen, entwickelt. In diesem Projekt werde ich „plant STARR-seq“ verwenden, um unser Verständnis der Genregulation in Pflanzen zu erweitern: (1) Ich werde Insulatoren und Silencer in Pflanzen charakterisieren, da diese Elemente benötigt werden für eine präzise Kontrolle über die Expression von Transgenen für effiziente Genom-Editierung von Nutzpflanzen; (2) ich werde die Interaktionen innerhalb und zwischen cis-regulatorischen Elementen untersuchen; und (3) ich werde erforschen wie Interaktionen zwischen cis-regulatorischen Elementen und in trans agierenden Proteinen die Genregulation in Pflanzen beeinflussen. Diese Untersuchungen werden zu einem umfassenden Verständnis der Regeln, welche die Aktivität und Stärke von regulatorischer DNA in Pflanzen bestimmen, führen und es uns ermöglichen die pflanzliche Genregulation zu prognostizieren und zu manipulieren. Parallel zur Untersuchung der regulatorischen Grammatik werde ich eine Methode zur Transgen-freien Genom-Editierung von cis-regulatorischen Elementen entwickeln. Aktuelle Techniken zur gezielten Genom-Editierung von Pflanzen müssen sich Skepsis gegenüber transgenen Organismen und Bedenken wegen unbeabsichtigten Mutationen stellen. In diesem Projekt werde ich einen alternativen Ansatz zur Genom-Editierung entwickeln bei dem die DNA-verändernden Proteine in Agrobakterien exprimiert und anschließend in die Pflanzenzellen exportiert werden, ohne dabei gleichzeitig auch DNA zu übertragen. Diese Methode führt zu Transgen-freien Pflanzen und reduziert die Zahl von unbeabsichtigten Mutationen, da die DNA-verändernden Proteine nicht konstitutiv produziert werden.
Der UV-A/Blaulichtrezeptor Cryptochrom 2 (cry2) spielt eine zentrale Rolle bei der photoperiodischen Blühinduktion. Wichtige Komponenten der Signalleitung von cry2 sind mehrere nah verwandte bHLH Transkriptionsfaktoren (CIB1, CIB2, CIB4, CIB5), die Blaulicht-abhängig an cry2 binden, als Heterodimere an nicht-kanonische E-Box Motive in der Promotorregion des FLOWERING LOCUS T (FT) Gens binden und hierdurch die Expression dieses zentralen Blühgens induzieren. Weiterhin interagiert cry2 im Blaulicht mit SPA-Proteinen und inhibiert damit die Aktivität der E3 Ubiquitin Ligase CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENESIS 1 (COP1), die maßgeblich am Abbau des FT-Transkriptionsaktivators CONSTANS (CO) beteiligt ist. Wir haben gezeigt, dass der FAD-Chromophor im signalaktiven Zustand von cry2 in der neutralen Semichinonform vorliegt und die Bildung dieser Form durch Metabolite wie ATP und NADPH verstärkt wird. Gerichte und strukturbasierte Mutagenese von CRY2 lieferte Hinweise darauf, welche Aminosäuren für die Metabolit-Kontrolle erforderlich sind. Diese Information soll genutzt werden, um die Rolle dieser Metabolite bei der photoperiodischen Blühinduktion aufzuklären. Geplant ist hierfür die Expression entsprechender cry2 Allele in planta und die Analyse der generierten Pflanzenlinien hinsichtlich Blühverhalten, FT-Expression und Interaktion mit down-stream Komponenten. Diese Untersuchungen sollen durch in vitro Studien mit rekombinanten Proteinen komplettiert werden. Im Gegensatz zum Wildtyp Allel von cry1 induziert die cry1L407F Mutante gesteigerte Expression von CO und FT sowie frühes Blühen im Kurztag. In vitro Analysen zeigten ein tryptisches Spaltmuster von cry1L407F im Dunkeln, welches dem von Wildtyp cry1 im Blaulicht entspricht. Das geplante Vorhaben soll klären, ob cry1L407F die gleichen Komponenten wie cry2 für die Induktion von FT nutzt. Hierfür sind Analysen der cry1L407F Mutante im cib1/cib2/cib5 Hintergrund sowie Interaktionsstudien mit cry2 Partnern geplant. Direkte Zusammenarbeiten ergeben sich mit den Vorhaben von Christian Jung (Blühkontrolle bei Beta vulgaris) und Markus Schmid (Regulation des Blühzeitpunkts durch Trehalose-6-P).
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 419 |
| Land | 3 |
| Wissenschaft | 4 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 418 |
| Repositorium | 2 |
| Text | 2 |
| unbekannt | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 3 |
| offen | 422 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 402 |
| Englisch | 118 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 2 |
| Keine | 166 |
| Webseite | 258 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 338 |
| Lebewesen und Lebensräume | 419 |
| Luft | 230 |
| Mensch und Umwelt | 425 |
| Wasser | 214 |
| Weitere | 424 |