Apomixis

Forschungsgebiete

Leitung: Prof. Dr. Timothy F. Sharbel

Wenn im Rahmen der Fortpflanzung durch Samen der Embryo auf asexuelle Weise entsteht, wird dafür der Begriff Apomixis verwendet. 

Die Arbeitsgruppe Apomixis befasste sich anhand von in der Natur vorkommenden Pflanzenpopulationen mit den Ursprüngen und der evolutionären Entwicklung dieser speziellen Art der Fortpflanzung. 

Aus praktischer Sicht wird der Apomixis aufgrund des enormen Nutzens, der für die züchterische Entwicklung von Kulturpflanzen verfügbar werden könnte, das Potenzial für eine landwirtschaftliche Revolution zugesprochen. Aus theoretischer Sicht hingegen wird Apomixis als ein evolutionär instabiler Reproduktionsmodus betrachtet, da dauerhafte Asexualität zu genetischer Vereinheitlichung und zur Anreicherung von Mutationen führen kann. Apomixis (sowie Parthenogenese bei Tieren) hat sich jedoch in vielen Fällen im jeweiligen biogeographischen Kontext als eine außerordentlich erfolgreiche reproduktionsbiologische Strategie erwiesen. 

Unsere wissenschaftlichen Studien sind daher auf die selbst innerhalb von kleineren Populationen apomiktischer Wildarten evidente Variabilität gerichtet, wobei wir verstehen wollen, wie und warum ein Umschalten zwischen Sexualität (Mixis) und Apomixis erfolgt. Darüber hinaus, ist Apomixis sehr häufig mit Polyploidie, Bastardierung und genomischer Instabilität assoziiert, was uns dazu veranlasst, diese Phänomene und insbesondere deren Zusammenhang mit apomiktischen Phänotypen zu untersuchen.

Derzeitig etablieren und nutzen wir zwei Modellsysteme der Apomixisforschung, die beide innerhalb ihrer natürlichen Populationen sowohl sexuelle als auch apomiktische Vertreter umfassen.

Publikationen

Autor
Titel
Publikationen 2014

Gils M, Sreenivasulu N, Graner A:

Molecular breeding for malting quality. In: Shewry P R, Ullrich S (Eds.): Barley: chemistry and technology, 2nd ed. St. Paul, Minnesota: AACC International Inc. (2014) ISBN 978-1-891127-79-3, 293-310.

Kempe K, Rubtsova M, Gils M:

Split-gene system for hybrid wheat seed production. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 111 (2014) 9097-9102. https://dx.doi.org/10.1073/pnas.1402836111

Publikationen 2013

Gils M:

Process of producing male-sterile monocotyledonous plants (Patent). EP2294204, Appl. No. EP2009/056825, Granted on 01.02.2013 (2013).

Gils M, Rubtsova M, Kempe K:

Come together: Intein-mediated protein ligation in transgenic wheat. In: Genetic transformation technologies (plants and animals) - Plant genetics and breeding technologies - Plant diseases and resistance mechanisms: February 2013, Vienna, Austria, Medimond international proceedings. Pianoro, Italy: MEDIMOND s.r.l. (2013) ISBN 978-88-7587-682-1, 27-32.

Hauptmann V, Weichert N, Menzel M, Knoch D, Paege N, Scheller J, Spohn U, Conrad U, Gils M:

Native-sized spider silk proteins synthesized in planta via intein-based multimerization. Transgenic Res. 22 (2013) 369-377. https://dx.doi.org/10.1007/s11248-012-9655-6

Kempe K, Boudichevskaia A, Jerchel R, Pescianschi D, Schmidt R, Kirchhoff M, Schachschneider R, Gils M:

Quantitative assessment of wheat pollen shed by digital image analysis of trapped airborne pollen grains. Adv. Crop Sci. Tech. 2 (2013) 119. https://dx.doi.org/10.4172/2329-8863.1000119

Kempe K, Rubtsova M, Riewe D, Gils M:

The production of male-sterile wheat plants through split barnase expression is promoted by the insertion of introns and flexible peptide linkers. Transgenic Res. 22 (2013) 1089-1105. https://dx.doi.org/10.1007/s11248-013-9714-7

Rubtsova M, Gnad H, Melzer M, Weyen J, Gils M:

The auxins centrophenoxine and 2,4-D differ in their effects on non-directly induced chromosome doubling in anther culture of wheat (T. aestivum L.). Plant Biotechnol. Rep. 7 (2013) 247-255. https://dx.doi.org/10.1007/s11816-012-0256-x

Publikationen 2012

Gils M:

Process of producing male-sterile monocotyledonous plants (Patent). (2012) Application No.: EP09757560.09757569.

Gils M, Rubtsova M, Kempe K:

Split-transgene expression in wheat. In: Dunwell J M, Wetten A C (Eds.): Transgenic plants: methods and protocols. (Series: Methods in molecular biology, Vol. 847) New York [u.a.]: Humana Press (2012) ISBN 978-1-61779-557-2, 123-135. https://dx.doi.org./10.1007/978-1-61779-558-9_11

Hauptmann V, Gils M, Conrad U, Phan H T:

Methods of producing and purifying polymeric proteins in transgenic plants (Patent). EP 2518081, Granted on 31.10.2012, IPK-Nr. 2011/07 (2012).

Kapusi E, Kempe K, Rubtsova M, Kumlehn J, Gils M:

phiC31 integrase-mediated site-specific recombination in barley. PLoS One 7 (2012) e45353. https://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0045353

Publikationen 2011

Kempe K, Gils M:

Pollination control technologies for hybrid breeding. Mol. Breed. 27 (2011) 417-437. https://dx.doi.org/10.1007/s11032-011-9555-0

Publikationen 2010

Kempe K, Rubtsova M, Berger C, Kumlehn J, Schollmeier C, Gils M:

Transgene excision from wheat chromosomes by phage phiC31 integrase. Plant Mol. Biol. 72 (2010) 673-687. https://dx.doi.org/10.1007/s11103-010-9606-7

Publikationen 2009

Gils M, Kempe K:

Systeme zur Kontrolle von Ausbreitungsfähigkeit und Aktivität pflanzlicher Transgene. GenomXpress 3 (2009) 6-8.

Kempe K, Rubtsova M, Gils M:

Intein-mediated protein assembly in transgenic wheat: production of active barnase and acetolactate synthase from split genes. Plant Biotechnol. J. 7 (2009) 283-297. https://dx.doi.org/10.1111/j.1467-7652.2008.00399.x

Publikationen 2008

Gils M, Marillonnet S, Werner S, Grützner R, Giritch A, Engler C, Schachschneider R, Klimyuk V, Gleba Y:

A novel hybrid seed system for plants. Plant Biotechnol. J. 6 (2008) 226-235. https://dx.doi.org/10.1111/j.1467-7652.2007.00318.x

Rubtsova M, Kempe K, Gils A, Ismagul A, Weyen J, Gils M:

Expression of active Streptomyces phage phiC31 integrase in transgenic wheat plants. Plant Cell Rep. 27 (2008) 1821-1831. https://dx.doi.org/10.1007/s00299-008-0604-z

Publikationen 2007

Gils M, Kempe K, Rubtsova M, Schachschneider R:

Der „Split Gene Approach“ für Pflanzen: Mit geteilten Genen zum vollen Ertrag. GABI-FUTURE-Brückenprojekt 'Hybridweizen': Die Etablierung eines neuartigen transgenen Systems zur Erzeugung von Hybridweizensaatgut. GenomXPress 4 (2007) 7-10.