Zwei neue Publikationen

08/05/2020

Neue Publikationen der Arbeitsgruppe von Maria von Korff Schmising.

Eine Acyl-CoA N-Acyltransferase bestimmt die Sprossarchitektur und das Verhältnis von Körnern zu vegetativer Biomasse in Gerste

Agatha Walla, G. Wilma van Esse, Gwendolyn Kirschner, Ganggang Guo, Annika Brünje, Iris Finkemeier, Rüdiger Simon, Maria von Korff

Die Sprossarchitektur ist maßgebend für den Ertrag von Nutzpflanzen. Sie wird bestimmt durch die Entwicklung verschiedener Sprossmeristeme, die die Anzahl der Blätter, Seitentriebe, Blüten und Körner kontrollieren. Es ist daher von großem Interesse, Gene und genetische Variation zu identifizieren, die die Entwicklung dieser Sprossmeristeme und damit die Anzahl an Blättern und Körnern der Pflanze beeinflussen. In dieser Publikation beschreiben wir das MANY NODED DWARF1 (HvMND1) Gen als einen wichtigen Regulator der Sprossarchitektur in Gerste. Anhand von Untersuchungen an Mutanten konnten wir zeigen, dass HvMND1 den Übergang vom vegetativen zum reproduktiven Wachstum und damit das Verhältnis von Blüten und Körnern zu Blättern und Halmen fördert. HvMND1 kodiert für eine Acyl-CoA N-Acyltransferase, welche die Expression wichtiger Entwicklungsgene und mikroRNAs kontrolliert. Dieses Projekt innerhalb von CEPLAS bietet neue Einblicke in die Mechanismen der Pflanzenentwicklung und deren Einfluss auf den Ertrag in der Nutzpflanze Gerste. Die gewonnenen Erkenntnisse sind interessant für die Grundlagenforschung an Entwicklungsprozessen und für die Pflanzenzüchtung zur Verbesserung des Ertrags von Getreide.

Publikation

 

Unterschiedliche Auswirkungen von Tag-Nacht-Signalen und der zirkadianen Uhr auf das Gersten-Transkriptom

Lukas Müller, Laurent Mombaerts, Artem Pankin, Seth J. Davis, Alex AR Webb, Jorge Goncalves, Maria von Korff

Die zirkadiane Uhr ist ein komplexer molekularer Mechanismus, mit deren Hilfe sich Organismen auf tägliche wiederkehrende Umweltveränderungen wie Sonnenaufgang und -untergang oder warme Tage und kühle Nächte einstellen. 

Die Uhr besteht aus untereinander verbundenen, transkriptionellen Regelkreisen, die sich gegenseitig, sowie zahlreiche andere Ziel-Gene regulieren. Bei Nutzpflanzen steuert die zirkadiane Uhr agronomische Merkmale, die für den Ernteertrag wichtig sind. 

Die Komponenten und Interaktionen der zirkadianen Uhr bei Nutzpflanzen und ihre Auswirkung auf die Genexpression sind trotz ihrer Bedeutung, wenig bekannt. 

In der vorliegenden Studie wurden die Transkriptome von einer Gerstensorte und Mutanten für bestimmte Uhrgene untersucht, um die Komponenten der zirkadianen Uhr und ihren Einfluss auf das globale Transkriptom der Gerste zu identifizieren. 

Es konnte gezeigt werden, dass etwa ein Viertel aller Gerstengene durch die innere Uhr kontrolliert wird. Das basiert auf der Annahme, dass die durch die Uhr regulierten Gene oszillierende Expressionsmuster über mehrere Tage aufrechterhalten, selbst wenn die äußeren Signale (Tag/Nacht) fehlen („free-running“).

Unter Tag-Nacht Bedingungen konnte jedoch die Expression dieser zirkadian-kontrollierten Gene in den Mutanten wiederhergestellt werden und so die nicht funktionierende innere Uhr kompensieren. 

Mit Hilfe der Modellierung konnten wir eine mögliche Struktur der inneren Uhr der Gerste und neue Interaktionen zwischen ihren Komponenten vorhersagen. 

Dieses Projekt von CEPLAS erweitert unser Wissen über die Funktionsweise der zirkadianen Uhr von Nutzpflanzen. Gleichzeitig stellt es eine wertvolle Ressource für Projekte dar, die darauf abzielen, die natürliche Variation in der zirkadianen Uhr zu nutzen, um die Produktivität von Nutzpflanzen zu verbessern. 

Publikation

Agatha Walla

Wilma von Esse

Gwendolyn Kirschner

Scanning electron microscopy image of a developing inflorescence in the barley mnd1.a mutant.

Heinrich Heine University
University of Cologne
Max Planck Institute for Plant Breeding Research
Forschungszentrum Jülich