Joint project

Funder: German Research Foundation

Period: 2026-2029

URI: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/456704277

Detailed description: 
Die Evolution der Landpflanzen ist durch häufige Verdoppelungen des gesamten Genoms gekennzeichnet, die mit dynamischen Veränderungen der Genexpressionsmuster und Domänenstrukturen von Transkriptionsfaktoren und Co-Regulatoren einhergehen. Dieses Zusammenspiel zwischen Genomerweiterung, Neuverdrahtung von genregulatorische Netzwerken und der Entstehung neuer Genfunktionen wird als treibende Kraft für die Entstehung neuer Merkmale angesehen. Die sexuellen Fortpflanzungssysteme der Landpflanzen bieten faszinierende Einblicke in die molekularen Mechanismen von Innovationen, wie z. B. die Samenanlagen oder die Fruchtblätter der Blütenpflanzen. Unser ICIPS-Projekt widmet sich der Erforschung zweier Transkriptions-Coregulatoren, LEUNIG (LUG) und SEUSS (SEU): Als Dimere sind sie an verschiedenen Entwicklungsprozessen in Blütenpflanzen beteiligt, durch Interaktionen mit Transkriptionsfaktoren und Histon-modifizierenden Proteinen. Interessanterweise hat sich gezeigt, dass Homologe von SEU auch als Sensoren für osmotischen Stress fungieren und somit die Reaktion auf Trockenstress mit Regulation von Entwicklung verbinden. In der ersten Phase unseres Projekts konnten wir bereits zeigen, dass LUG- und SEU-Homologe in allen Landpflanzen präsent sind und Dimere bilden können, was die Koevolution dieser Proteine innerhalb der Landpflanzen dokumentiert. Darüber hinaus legten wir den Grundstein für funktionelle Studien von LUG und SEU Homologen und groß angelegte Proteininteraktionsscreens, um die Evolution ihres komplexen, genregulatorischen Interaktionsnetzwerk zu entschlüsseln. In der zweiten Phase von ICIPS haben wir uns drei Hauptziele gesetzt: Erstens werden wir die funktionelle Vielfalt und Konservierung von LUG- und SEU-Homologen in Landpflanzen untersuchen, indem wir Mutanten analysieren, die in der ersten Phase identifiziert wurden. Zweitens wollen wir die koevolutionären Beziehungen zwischen diesen Coregulatoren und ihren Interaktionspartnern auf Domänenebene erkunden. Und drittens möchten wir verstehen, wie Veränderungen von Proteininteraktionen zu SEU-vermittelten Effekten auf die reproduktive Entwicklung bei Trockenstress führen. Mit unseren umfassenden Ansätzen streben wir danach, grundlegende Fragen zur Koevolutionsgeschichte der LUG- und SEU-Korepressoren zu beantworten und ihre Rekrutierung als Transkriptionsregulatoren in Blütenpflanzen nachzuvollziehen. Darüber hinaus beteiligen wir uns an zwei Kooperationsprojekt mit alle anderen ICIPS-Gruppen, in denen wir die molekulare Evolution der Spermienzellen in Landpflanzen erforschen und umfassende Einblicke in die molekularen Mechanismen gewinnen, die die Entwicklung des Pollen-transmittierenden Trakts bei Angiospermen steuern und die umfangreiche Prozesse der Musterbildung und Zellwandmodifikation umfassen. Diese Forschungsprojekte haben das Potential, unser Verständnis der Evolution der Pflanzen und ihrer Anpassungsfähigkeit an sich verändernde Umweltbedingungen zu erweitern.