Meiotische Rekombination, pollenmorphologische Variation und allelische Selektion im Roggen (gefördert durch das Emmy Noether Programm der DFG)

In diesem Projekt beschäftigen wir uns mit den folgenden Fragen:

1. Wie ist die genetische Architektur und Umweltplastizität der meiotischen Rekombination?

2. Wie groß ist die intraspezifische morphologische Variation des Pollens bei einer windbestäubenden Gräserart (Secale cereale L.)?

3. Können wir Signaturen der Selektion als Reaktion auf Nährstoffstress in einer genetisch vielfältigen Population identifizieren? Und inwieweit hängen genomische Signaturen der Selektion von der Variation der Rekombinationsrate ab?

Meiotische Temperaturbeständigkeit in Wildgerste (gefördert durch DFG)

Die Meiose spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung genetischer Vielfalt, und ihr ordnungsgemäßer Abschluss ist für die Fruchtbarkeit und, zumindest bei Nutzpflanzen wie Gerste, Weizen und Roggen, für den Ertrag unerlässlich. Leider reagiert diese entscheidende Zellteilung sehr empfindlich auf extreme Temperaturen (Kälte oder Hitze), was die Ernteerträge gefährdet.

Dieses Projekt befasst sich mit den folgenden Fragen:

1. Gibt es natürliche Variationen in der meiotischen Temperaturbeständigkeit?

2. Können wir allelische Varianten identifizieren, die eine höhere Temperaturbeständigkeit verleihen?

3. Welcher molekulare Mechanismus liegt den Variationen der meiotischen Temperaturbeständigkeit zugrunde?

Quantitative zytogenetische Charakterisierung und Strukturanalyse von REC8-Proteoformen in der pflanzlichen Meiose (gefördert durch DFG-Sonderforschungsbereich „SNP2Prot - Plant Proteoform Diversity“ in Kollaboration mit Panagiotis Kastritis (MLU))

Ziel dieses Projekts ist es, unser Verständnis allelischer Varianten von REC8 zu verbessern, einem Protein, das an der strukturellen Organisation meiotischer Chromosomen beteiligt ist. REC8 ist Teil des Kohäsinkomplexes, der für die Kohäsion von Schwesterchromatiden verantwortlich ist und nachweislich die Rekombinationsraten beeinflusst. In früheren Arbeiten haben wir REC8-Allelvariationen in wilder und kultivierter Gerste identifiziert. Wichtig ist, dass die Struktur des Kohäsinkomplexes der Gerste, seiner Unterkomplexe und die Art und Weise, wie Proteoformen seine Architektur und damit seine meiotische Funktion regulieren, unbekannt sind.

Im Rahmen dieses Projekts wird eine Kombination aus molekularzytogenetischen Ansätzen, in vitro Proteincharakterisierung, computergestützten Methoden der Strukturbiologie und Cryo-EM verwendet, um die Struktur und Funktion von REC8-Proteoformen aufzudecken.