Joint project
SPP 1530 TP - Flowering time control: from natural variation to crop improvement- Teilprojekt: Blühzeit, miRNA-Regulation und klimatische Anpassung: Variation in Brassica napus-Idiotypen unter Trockenstress
Funder: German Research Foundation
Period: 2014-2017
URI: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/197251172
Detailed description:
Der Blühzeitpunkt ist ein wichtiges Anpassungsmerkmal. Weil Blühzeitpunkt und Blühdauer einen starken Einfluss auf andere Anpassungsmerkmale haben, wie zum Beispiel Krankheitsresistenzen und Toleranz gegenüber abiotischen Stressfaktoren wie hohe/niedrige Temperaturen oder Trockenheit, ist davon auszugehen, dass die entsprechenden Regulationsnetzwerke verknüpft sind. Während das Blühnetzwerk sowie die Stress-Signalwege gut untersucht sind, lassen die Verbindungen zwischen den beiden Wegen noch Fragen offen, obwohl sie exzellente Marker für abiotische Stressanpassung in markergestützten Züchtungsprogrammen wären. Micro-RNAs (miRNA) sind eine Klasse kurzer regulatorischer RNAs, die eine wichtige Rolle bei der Regulation zahlreicher Signalwege spielen. So wurden miRNAs sowohl mit Keimung, Blüte und Seneszenz als auch mit der Antwort auf abiotischen Stress in Verbindung gebracht. Sie sind aber auch vielversprechende Kandidaten für Botenstoffe zwischen den Signalwegen. Während die Erforschung von miRNAs in Modellpflanzen bereits etabliert ist, gibt es nur geringe Fortschritte bei der Auslotung des Umfangs und der Art und Weise von miRNA-vermittelter Merkmalsregulation in Kulturpflanzen. Bei der Untersuchung von Transkriptions- und genomischen Daten haben wir eine miRNA-Bindestelle in einem A-Genom-Homolog von FRIGIDA (FRI) gefunden, einem zentralen Blühregulator, der auch bei der Stressadaption eine Rolle spielt. Die entsprechende Kopie von FRI war in einem trockenresistenten B.rapa-Genotyp unter osmotischem Stress hochreguliert, während die Kopie in einem trockenempfindlichen Genotyp und bei Abwesenheit von Stress herunter reguliert wurde. Ausgehend von dieser potentiellen Wechselwirkung des zentralen Blühregulators FRI, miRNA und der Trockenstressantwort wollen wir diese Interaktion in verschiedenen Geweben von B. napus-Genotypen untersuchen, die unter Stress- und Normalbedingungen unterschiedliche Reaktionen auf Trockenstress zeigen. Zu diesem Zweck wollen wir zu verschiedenen Zeitpunkten über die gesamte Lebenszeit vor und nach der Stressapplikation miRNAs isolieren und sequenzieren. Gleichzeitig sollen ausgewählte FRI-Homologe und andere potentielle miRNA-Zielgene durch qRT-PCR quantifiziert werden. Entsprechende Expressionsmuster sollen mit physiologischen Einflüssen in Bezug auf Blüte und Trockenstressantwort in Verbindung gebracht werden. Dazu soll eine genaues Phänotypisierung in einem Großcontainersystem zur Hilfe genommen werden, das die exakte Kontrolle des Trockenstressniveaus unter feldnahen Bedingungen ermöglicht.
Der Blühzeitpunkt ist ein wichtiges Anpassungsmerkmal. Weil Blühzeitpunkt und Blühdauer einen starken Einfluss auf andere Anpassungsmerkmale haben, wie zum Beispiel Krankheitsresistenzen und Toleranz gegenüber abiotischen Stressfaktoren wie hohe/niedrige Temperaturen oder Trockenheit, ist davon auszugehen, dass die entsprechenden Regulationsnetzwerke verknüpft sind. Während das Blühnetzwerk sowie die Stress-Signalwege gut untersucht sind, lassen die Verbindungen zwischen den beiden Wegen noch Fragen offen, obwohl sie exzellente Marker für abiotische Stressanpassung in markergestützten Züchtungsprogrammen wären. Micro-RNAs (miRNA) sind eine Klasse kurzer regulatorischer RNAs, die eine wichtige Rolle bei der Regulation zahlreicher Signalwege spielen. So wurden miRNAs sowohl mit Keimung, Blüte und Seneszenz als auch mit der Antwort auf abiotischen Stress in Verbindung gebracht. Sie sind aber auch vielversprechende Kandidaten für Botenstoffe zwischen den Signalwegen. Während die Erforschung von miRNAs in Modellpflanzen bereits etabliert ist, gibt es nur geringe Fortschritte bei der Auslotung des Umfangs und der Art und Weise von miRNA-vermittelter Merkmalsregulation in Kulturpflanzen. Bei der Untersuchung von Transkriptions- und genomischen Daten haben wir eine miRNA-Bindestelle in einem A-Genom-Homolog von FRIGIDA (FRI) gefunden, einem zentralen Blühregulator, der auch bei der Stressadaption eine Rolle spielt. Die entsprechende Kopie von FRI war in einem trockenresistenten B.rapa-Genotyp unter osmotischem Stress hochreguliert, während die Kopie in einem trockenempfindlichen Genotyp und bei Abwesenheit von Stress herunter reguliert wurde. Ausgehend von dieser potentiellen Wechselwirkung des zentralen Blühregulators FRI, miRNA und der Trockenstressantwort wollen wir diese Interaktion in verschiedenen Geweben von B. napus-Genotypen untersuchen, die unter Stress- und Normalbedingungen unterschiedliche Reaktionen auf Trockenstress zeigen. Zu diesem Zweck wollen wir zu verschiedenen Zeitpunkten über die gesamte Lebenszeit vor und nach der Stressapplikation miRNAs isolieren und sequenzieren. Gleichzeitig sollen ausgewählte FRI-Homologe und andere potentielle miRNA-Zielgene durch qRT-PCR quantifiziert werden. Entsprechende Expressionsmuster sollen mit physiologischen Einflüssen in Bezug auf Blüte und Trockenstressantwort in Verbindung gebracht werden. Dazu soll eine genaues Phänotypisierung in einem Großcontainersystem zur Hilfe genommen werden, das die exakte Kontrolle des Trockenstressniveaus unter feldnahen Bedingungen ermöglicht.
Coordinating organisation / Consortium Leader
- Kiel University
Cooperation partners with funding
2 of 5
- Johann Heinrich von Thünen Institute Federal Research Institute for Rural Areas, Forestry and Fisheries
- Julius Kühn-Institut - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
- Kiel University
- Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research
- Ludwig-Maximilians-Universität in Munich
