Ursachen und Konsequenzen epigenetischer Diversität in Bäumen
Koordinator: Herr Prof. Dr. Frank Johannes – (Technische Universität München )
Projektbeschreibung
Die DNA-Methylierung entpuppt sich als ein wichtiger Faktor bei der Anpassung von Pflanzen und entwickelt sich damit zu einem potenziellen molekularen Werkzeug für die kommerzielle Züchtung. Es gibt immer mehr Belege dafür, dass neue Methylierungsvarianten in Pflanzengenomen oft stochastisch und unabhängig von DNA-Sequenzveränderungen auftreten. Diese so genannten "spontanen Epimutationen" scheinen als Nebenprodukt von DNA-Methylierungserhaltungsfehlern während der Entwicklung zu entstehen und werden häufig über Generationen hinweg vererbt. Trotz ihrer Bedeutung ist es nach wie vor schwierig, spontane Epimutationen experimentell zu untersuchen. Viele Aspekte ihrer Entstehung, die Faktoren, die ihre Akkumulationsrate modulieren, sowie ihre funktionellen Folgen sind nach wie vor kaum bekannt. Bäume entwickeln sich zu leistungsfähigen "Modellsystemen" für die Untersuchung von Epimutationsprozessen in Pflanzen. Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Langlebigkeit fungieren Bäume als natürliche (Epi-)Mutationsakkumulationssysteme und ermöglichen beispiellose Einblicke in die Dynamik, die mitotische Stabilität und die funktionellen Auswirkungen spontaner Epimutationen über Zeiträume, die für bisherige prospektive Studien unzugänglich waren. Am Beispiel der Rotbuche (Fagus sylvatica) werden wir einzigartige experimentelle Baumressourcen, Proximity-Sensing-Technologien, Multi-omic-Assays und neuartige Analysewerkzeuge kombinieren, um zu quantifizieren, wie somatische Epimutationen zusammen mit Mikro-Umweltfaktoren die epigenetische und funktionelle Vielfalt innerhalb der 3D-Topologie eines Baumes formen und wie sich diese Variation innerhalb des Baumes auf die Leistung von Samen und Sämlingen in der nächsten Generation auswirkt. Die Erkenntnisse aus unserer Studie werden neue Instrumente zur Nutzung der somatischen epigenetischen Vielfalt für die Baumzucht und die Forstwirtschaft liefern und unser grundlegendes Verständnis der epimutationalen Prozesse in Pflanzen verbessern.
Teilprojekte
Laufzeit 01.07.2022 – 30.06.2025
Herr Prof. Dr. Frank Johannes
Technische Universität München
Professur für Populations-Epigenetik und Epigenomik
Liesel-Beckmann-Straße 2
85354 Freising
Deutschland
Laufzeit 01.07.2022 – 30.06.2025
Herr Prof. Dr. Lars Opgenoorth
Philipps-Universität Marburg
Fachbereich Biologie
Fachgebiet Ökologie
Karl-von-Frisch-Str. 8
35043 Marburg
Deutschland
zur Website
Laufzeit 01.07.2022 – 30.06.2025