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Klonierung und Charakterisierung des Gerste ENHANCED GRAVITROPIC 2 Gens, das den Wachstumswinkel der Seminalwurzeln kontrolliert

Projekt

Klimawandel

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Klimawandel


Förderkennzeichen: 430951881
Laufzeit: 01.01.2019 - 31.12.2021
Forschungszweck: Angewandte Forschung

Pflanzenwurzeln sind von zentraler Bedeutung für die globale Ernährungssicherheit, weil sie fast alle mineralischen Nährstoffe aus dem Boden extrahieren, die von Menschen konsumiert werden. Um zu den ungleichmäßig im Boden verteilten Ressourcen zu gelangen und um auf Umweltschwankungen reagieren zu können, haben Pflanzen ausgeklügelte dreidimensionale Wurzelsysteme entwickelt, die kontinuierlich ihre Architektur anpassen können. Getreide bilden ein komplexes Wurzelsystem, das sich aus verschiedenen Wurzeltypen zusammensetzt, die sich in verschiedenen Phasen der Entwicklung bilden. Eine wichtige Determinante der Architektur des Wurzelsystems ist der Winkel der Hauptwurzeln relativ zum Schwerkraftvektor. Übergeordnetes Ziel dieses Projekts ist ein vertieftes Verständnis der molekularen Prozesse, welche die dreidimensionale Struktur des Wurzelsystems von Getreiden kontrollieren. Experimentell wollen wir diese Fragestellung durch die Klonierung und funktionelle Charakterisierung des Gerste ENHANCED GRAVITROPIC 2 (EGT2) Gens bearbeiten. Die Seminalwurzeln der Mutante egt2 Gens wachsen hypergravitrop, was zu steil nach unten wachsenden Wurzeln führt. In Vorarbeiten haben wir das EGT2 Gen durch eine "bulked segregant Analysis" auf Chromosom 5H kartiert. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden wir eine Genomsequenzierung der egt2 Mutante durchführen, um mutierte Kandidatengene innerhalb des Kartierungsintervalls zu bestimmen. Sollte dieser Ansatz zu mehr als einem Kandidatengen führen, werden wir durch Feinkartierung ein einzelnes egt2 Kandidatengen bestimmen. Dieses Kandidatengen werden wir anschließend durch TILLING und CRISPR/Cas9 Experimente validieren. Detaillierte Untersuchungen des EGT2 Gens werden mit phylogenetische Rekonstruktionen, syntänischen Vergleichen mit anderen Grasarten und in silico Bestimmungen der Gen- und Proteinstruktur beginnen. Überexpression und subzelluläre Lokalisierung zusammen mit Genexpressionsanalysen durch qRT-PCR und RNA in situ Lokalisierung werden weitere Erkenntnisse zur Funktion des EGT2 Gens in der Entwicklung liefern. Parallel dazu werden wir die unter- und oberirdischen Teile der Mutante detailliert morphologisch charakterisieren. Außerdem werden histol

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