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Schriftzug Angewandte Genetik Collage von Motiven der Angewandten Genetik


Dahlem Research School

Member of Dahlem Centre of Plant Sciences (DCPS)

CRC973
Long non-coding RNAs, Transposons, und DNA Reparatur in Pflanzen
Pflanzen sind andauernd DNA-schädigender Strahlung und anderen physikalischen oder chemischen Stressoren ausgesetzt. Da sie sessil sind, können sie diesen Umwelteinflüssen nicht ausweichen. Da DNA Schäden wie strahleninduzierte Doppelstrangbrüche die Genomintegrität gefährden, lncrna
haben Pflanzen hocheffiziente Mechanismen zur DNA-Reparatur evolviert. Die Induktion von Chromosomenbrüchen in Arabidopsis thaliana durch Röngenstrahlen bewirkt nicht nur die transkriptionelle Aktivierung von mehr als 1400 proteinkodierenden Genen, sondern auch die Aktivierung von langen nicht-codierenden RNAs (lncRNAs) (Wang et al., 2016), die häufig Transposons enthalten oder mit Transposonsequenzen überlappen. Etliche dieser lncRNAs, für die bisher keine Funktionen bekannt sind, werden durch DNA-Schädigung massiv hochreguliert, und diese Regulation ist abhängig von der Proteinkinase ATM (ataxia telangiectasia mutated), die ein DNA Doppelstrangbruchsensor ist. Dies könnte darauf hindeuten, dass die regulierten lncRNAs an der Regulation von DNA Reparaturprozessen beteiligt sind. Wir erforschen durch Mutantenanalysen und molekulargenetische Versuche die biologischen Funktionen der durch DNA Schäden induzierten lncRNAs.

Das lncRNA Team: Valentin Hammoudi, Maria Singer, Carla Castro, Eileen Erdmann


Arabidopsis NRT1.5: Kaliumtransporter and Regulator des Kaliumhaushalts
Kalium (K) und Stickstoff - meist in Form von Nitrat (NO3-) - sind essentielle Makronährstoffe für alle Gefäßpflanzen. Kalium ist an vielfältigen zellulären Prozesses beteiligt und essentiell für Wachstum und Entwicklung. Nitrat ist die vorwiegende Stickstoffquelle für die meisten Pflanzen. Der Kaliumtransport von der Wurzel in den Spross und die K+-Homeostase im Spross beeinflussen das Nährstoffgleichgewicht, Wachstum und die Stresstoleranz der Pflanzen. Zur Aufrechterhaltung des Kation/Anion-Gleichgewichts werden bei der Xylembeladung mit K+ in den Wurzeln gleichzeitig NO3- Anionen aufgenommen. nrt1-5roots
Vor kurzem wurden Proteine identifiziert, die sowohl an der NO3-- als auch K+-Aufnahme beteiligt sind. Wie diese Faktoren miteinander wechselwirken ist aber noch unbekannt. Einer dieser Faktoren ist das Plasmamembran-lokalisierte NRT1.5 Protein, das zuerst als bidirektionaler NO3--Influx/Efflux Transporter, kürzlich aber auch als K+ Transporter beschrieben wurde. Dieses Protein ist auch an der Regulation der K+ Homeostase im Spross beteiligt, indem es abhängig von der NO3--Verfügbarkeit die Wurzel-zu-Spross Translokation von K+ kontrolliert (Drechsler et al., 2015). Daneben ist NRT1.5 unter Kaliummangel an der Lateralwurzelentwicklung beteiligt (Zheng et al., 2016). Wir studieren in diesem Projekt die Interaktion und das funktionelle Zusammenspiel von NRT1.5 mit anderen Plasmamembranproteinen und die Effekte auf den Stickstoff- und Kaliumhaushalt von Arabidopsis.

Das NRT1.5 Team: Florencia Sena, Heni Hitaj, Camila Baudino


Priming der Verteidigung von Arabidopsis thaliana gegen herbivore Insekten


Diese Arbeit ist ein Gemeinschaftsprojekt der R. Kunze und M. Hilker Arbeitsgruppen und Teil des Sonderforschungsbereichs SFB973 "Priming and Memory of Organismic Responses to Stress".

Wenn herbivore Insekten ihre Eier auf einem Blatt ablegen, werden einige Tage später die geschlüpften Larven dort zu fressen beginnen und die Pflanze schädigen.
Priming
Wenn Pflanzen die Eigelege von Herbivoren erkennen können, liefern ihnen diese einen zuverlässigen Warnhinweis auf bevorstehende Fraßschäden und geben ihnen damit die Chance, sich auf eine verstärkte Verteidigungsreaktion 'vorzubereiten'. Wir haben gefunden, dass Eigelege des Kohlweißlings (Pieris brassicae) auf Arabidopsis thaliana Blättern zu einer verstärkten Abwehrreaktion gegen die Larven führt, während andere Reize wie Kälte oder Pilzbefall keine derartige Reaktion auslösen (Firtzlaff et al., 2016). Wir untersuchen die chemische Identität und Charakteristika des Ei-assoziierten Stimulus, der Arabidopsis vor zukünftigen Fraßschäden warnt, die Funktion der Arabidopsis Gene, die ein verändertes Transkriptionsprofil in fraßgeschädigten Blättern mit oder ohne vorangegangenem Eibesatz zeigen, das molekulare 'Gedächtnis' der Pflanzen für vorangegangene Eiablage, und den Einfluss der Langlebigkeit von Pflanzen (einjährige / mehrjährige) auf die 'Primbarkeit' und die Persistenz des 'geprimten' Zustands.

Das Priming Team: Norbert Bittner, Kevin Mielich, Jimena Jara, Flora Uesseler
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Updated: 2018-07-12