Programmierter Zelltod während der Samenentwicklung

 

Wir untersuchen die Rolle von programmiertem Zelltod (PCD) in maternalen Samenorganen von Getreiden. Entsprechend unseren Hypothesen spielt PCD eine Rolle für die Kornfüllung, die Entwicklung des Endosperms und letztlich für die Kontrolle der Korngröße. Die Verteilung von TUNEL-positiven Zellkernen, die Expression von PCD-relevanten Genen und die Kaskaden von Caspase-ähnlichen Aktivitäten konnten zeigen, dass jedes Samengewebe einem individuellen PCD-Muster folgt. Bereits in 2006 beschrieben wir das Triticeae-spezifische Gen Jekyll, welches ausschließlich in der nuzellaren Projektion des Korns exprimiert wird. Es ist für die terminale Differenzierung der nuzellaren Gewebe und Umschaltung zum Zelltod verantwortlich (Radchuk et al., Plant Cell 2006). Weiterhin konnten wir feststellen, dass spezifische Gene, welche für das Vacuolar Processing Enzym (VPE) kodieren, für die Entwicklungsmuster des programmierten Zelltods in spezifischen Korngeweben relevant sind. Mittels transcript/metabolite profiling-Methoden, Durchflusszytometrie, Isotopenstudien, Histologie und Kernspintomographie konnten wir zeigen, dass PCD im Perikarp des sich entwickelnden Korns Platz für das expandierende Endosperm und den Embryo schafft (Radchuk et al., New Phytologist 2018). PCD in der nuzellaren Projektion trägt zum Nährstoffzufluss in Richtung Endosperm bei, und wird durch die VPE2-Unterfamilie in Gerste (Mascher et al., Nature 2017) und anderen Triticeae kontrolliert. Zur Zeit untersuchen wir die funktionelle Rolle spezifischer Mitglieder der VPE-Genfamilie.

 

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