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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-01-01 - 2023-12-31

Die Zellwandsensorik und ihre Rückkopplung auf intrazelluläre Prozesse sind entscheidend für die Koordination der Zellausdehnung. Über diese integrativen Mechanismen in Pflanzen ist trotz ihrer grundlegenden Bedeutung derzeit nur sehr wenig bekannt. Unsere Arbeit wird grundlegende Einblicke in die Integration von FER-abhängigem Wachstum liefern und kann Mechanismen aufdecken, die es uns ermöglichen, das Pflanzenwachstum und/oder die Immunantwort gewebespezifisch zu gestalten.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-12-01 - 2022-11-30

Die Expansion der Vakuolen spielt eine zentrale Rolle bei der Regulierung der Zellgröße in Pflanzen. Diese Organellen ermöglichen es Pflanzenzellen, ihr Volumen schnell zu vervielfachen, ohne dass eine massive de novo Synthese von cytosolischen Komponenten erforderlich ist. Mein Ziel ist es, molekulare Komponenten zu identifizieren und zu charakterisieren, die an der Regulierung des vesikuklären Transportweges in Richtung der Vakuole während der Ausdehnung der Zelle beteiligt sind, zu untersuchen. ZAC ist ein ADP-Ribosylierungsfaktor-GTPase-aktivierendes Protein, das eine Rolle beim ARF-abhängigen vesikulären Transportweges spielt. Ein Teil meines vorgeschlagenen Projekts ist es daher, zu untersuchen, ob ZAC direkt an der Regulierung der Vakuolengröße und anschließend an der Zellexpandierung beteiligt ist. Ich werde ZAC-Mutanten und Linien mit stark erhöhter Menge an ZAC Protein für die 3D-Rekonstruktion von Pflanzenvakuolen verwenden, um den Einfluss von ZAC auf die Tonoplastenoberfläche und den gesamten Anteil der Zelle, der von der Vakuole ausgefüllt wird, zu quantifizieren. Ich werde auch den endozytischen Transportweg zur Vakuole vor und während der Zelldehnung in diesen Linien untersuchen. Um zu untersuchen, ob und wie ZAC an der Auxin Antwort beteiligt ist, werde ich neben der Häufigkeit und Lokalisierung von ZAC-GFP nach Behandlung mit Auxin quantifizieren. Diese Experimente werden die mögliche Beteiligung von ZAC an der Regulierung des Membran Transportweges während der Zelldehnung präzisieren. Ich beabsichtige auch, zusätzliche Effektoren zu identifizieren und zu charakterisieren, die die Form und Funktion der Vakuolen regulieren. Ich werde vakuolär assoziierte Proteine identifizieren, deren Transkription abhängig vom Pflanzenbotenstoff Auxin sind. Das ultimative Ziel wird es sein, den mechanistischen Beitrag der jeweiligen Kandidaten zu Veränderungen der Größe der Vakuolen und der anschließenden Wurzelwachstumsregulation zu entschlüsseln. Insgesamt wird diese Arbeit sehr wahrscheinlich neue Komponenten aufdecken, die an der Vakuolenmorphogenese und der Kontrolle des Wurzelwachstums beteiligt sind. Dementsprechend könnte meine Arbeit molekulare Schalter aufdecken, die die Geschwindigkeit des vesikulären Transportweges in Richtung der Vakuole steuern und die Ausdehnung der Zellen in Pflanzen definieren.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-08-01 - 2021-11-30

Der menschliche Einfluss auf die Umwelt hat einen Klimawandel ausgelöst. Die letzten 30 Jahre waren wahrscheinlich die wärmsten in der nördlichen Hemisphäre im letzten Jahrtausend. Es wird erwartet, dass die globale Durchschnittstemperatur im Laufe des 21. Jahrhunderts noch weiter ansteigen wird. Die Temperaturerhöhung wirkt sich auch auf das Erdreich aus und reduziert dadurch noch zusätzlich die Produktivität unserer Nutzpflanzen. Das Leben einer Pflanze ist eine permanente Antwort auf die Reize der Umwelt. Pflanzen müssen sich ständig an Umweltschwankungen anpassen, um ihr Wachstum und ihre Entwicklung aufrechtzuerhalten. Pflanzenhormone spielen für das Wachstum eine zentrale Rolle. Auxin ist eines der wichtigsten Hormone, da es eine Vielzahl an Reizen aus der Umwelt in ein Wachstumsprogramm überführt. PIN-LIKES (PILS) sind Proteine, die als mutmaßliche Auxin-Transporter identifiziert wurden. Sie sind für den intrazellulären Auxin-Transport im Endoplasmatischen Retikulum (ER) verantwortlich. Die PILS-Aktivität schottet Auxin im ER vermutlich ab und verhindert damit die Diffusion des Hormons zum Auxinrezeptor in den Zellkern. PILS-Proteine wirken sich demzufolge negativ auf das Auxin-Signal des Zellkerns aus und haben dadurch einen direkten Einfluss auf Wachstum und Entwicklung der Pflanze. Im Gegensatz zur fest etablierten Rolle von Auxin im Hypokotyl und der Elongation der Blattstiele ist die Rolle von Auxin in Bezug auf die Reaktion der Wurzeln bei höherer Temperatur umstritten und noch nicht ausreichend erforscht. Ebenso wurde auch die Rolle von Auxin bei der Regulierung der Entwicklung der weiblichen Blütenorgane bei erhöhter Temperatur noch nicht genau untersucht. Wenn man die bevorstehenden Konsequenzen der globalen Erwärmung in Betracht zieht, ist die Reaktion des Pflanzenwachstums in Bezug auf erhöhte Temperatur ein zeitgemäßes Thema. Diese Grundlagenforschung wird daher zusätzlichen Potential für weitere Felder in der angewandten Forschung haben. In diesem Projekt werde ich den molekularen Mechanismus des PILS6-abhängigen Auxin-Signals im Kern während der Entwicklung der Wurzeln und der Entwicklung der weiblichen Blütenorgane bei erhöhter Temperatur aufzeigen. Diese Studie soll zunächst neue Gene identifizieren die in der adaptiven Antwort der Organe auf erhöhte Temperatur involviert sind. Des Weiteren sollen Kontroversen in der Literatur aufgeklärt werden und ich möchte herausfinden ob der von mir entdeckte Auxin-abhängige Mechanismus bei verschiedenen Pflanzenorganen Anwendung findet. Drittens wird diese Forschungsarbeit das Verständnis für den Mechanismus der weiblichen Blütenorgane und der Fruchtentwicklung verbessern, hier wird der Auxin-Einfluss auf die Blütenentwicklung unter erhöhten Temperaturbedingungen erforscht. Ich beabsichtige mit meinem Projekt Wissenslücken zu füllen und Kontroversen in Bezug auf die Antwort von Auxin auf die Umgebungstemperatur aufzulösen. Die Arbeit wird zu mehreren Forschungsfeldern beitragen, da es sich mit Temperwahrnehmung, intrazellulären Auxin Transport und adaptives Pflanzenwachstum befasst.

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