Biodiversity and Plant Systematics Dr. Anja Schmidt

Apomixis in Kulturpflanzen nutzbar zu machen birgt ein enormes Potential, da Apomixis zur Bildung klonaler Nachkommen führt und somit ertragreiche Hybriden über die nachfolgenden Generationen erhalten werden könnten. Voraussetzung um dieses Ziel zu erreichen ist ein genaues Verständnis der genetischen Grundlagen von Apomixis und ihrer Evolution.

Um die genregulatorischen Programme genauer zu beschreiben, die der Entwicklung der Keimlinie und der Samen unterliegen, kombinieren wir Laser-Mikrodissektion mit RNA-Sequenzierungen für Transkriptomanalysen reproduktiver Gewebe in definierten Entwicklungsstadien. Für die Untersuchungen nutzen wir Arabidopsis thaliana, sowie sexuelle und apomiktische Akzessionen des nahe verwandten Genus Boechera. Dadurch ist es uns vor kurzem gelungen, neue Kandidatengene für Apomixis vorzuschlagen. Darüber hinaus haben wir die Evidenz bestätigt, dass RNA Helikasen für die Entwicklung der Keimlinien in Pflanzen essentiell sind, was ihrer Bedeutung in den tierischen Keimlinien entspricht. Diese Ähnlichkeiten scheinen durch konvergente Evolution entstanden zu sein. Entsprechend ihrer wichtigen Funktionen in grundlegenden zellulären Mechanismen und Entwicklungsprozessen, sind die codierenden Regionen vieler RNA Helikasen auch in Apomikten konserviert und unter positiver Selektion. Für die meisten Gene der Familie sind die genauen Funktionen für die Reproduktion der Pflanzen bislang jedoch unbekannt. Nichtsdestoweniger ist es uns gelungen, mehrere neue RNA Helikasen zu identifizieren, die in diesem Prozess essentiell sind. Insbesondere mutante Allele von RH17 führen in Arabidopsis nicht nur zu Embryo-lethalen Defekten, sondern auch zu Änderungen des Entwicklungsprograms, die mehreren Elementen von Apomixis entsprechen. Der aktuelle Fokus unserer Arbeit ist im Wesentlichen darauf gerichtet, die molekularen Mechanismen und regulatorischen Prozesse zu untersuchen, an denen RH17 und weitere Mitglieder der Familie beteiligt sind, um Aspekte der Genaktivität und Genomintegrität zu kontrollieren.