Zytoplasmatische und Evolutionäre Genetik

Die Forschungsgruppe um Dr. Stephan Greiner beschäftigt sich mit molekularen und mechanistischen Aspekten der Pflanzenevolution und -zucht. Dabei steht die Rolle von zytoplasmatischen Elementen (Organellengenome der Chloroplasten und Mitochondrien) in Artbildungs-, Adaptions-, und Entwicklungsprozessen im Vordergrund.

Nachtkerzen (Oenothera) sind ein Modellorganismus, um den Einfluss von zytoplasmatischen Elementen (die Genome der Chloroplasten und Mitochondrien) auf wichtige Merkmale für die Züchtung zu verstehen und um Mechanismen asexueller Vererbung zu untersuchen.

Organellengenome spielen unter verschiedensten Umweltbedingungen eine wichtige Rolle in der Anpassung einer Pflanze an lokale Gegebenheiten. Dies wird z.B. daran deutlich, dass die Verteilung von Chloroplastengenotypen ökologischen Nischen folgt, die sich aufgrund von Verfügbarkeit von Sonnenlicht oder Niederschlägen gebildet haben. Es ist ganz offensichtlich, dass sich ändernde Umweltbedingungen, wie sie auch durch den Treibhauseffekt verursacht werden, einen großen Einfluss auf die Evolution und Funktion der Organellengenome ausüben.

Wir untersuchen die genetischen und physiologischen Konsequenzen lokaler Anpassungen von Organellengenomen an diverse Habitate. Dabei studieren wir unter anderem Genomabschnitte im Chloroplasten, die mitverantwortlich sind für die Anpassung an aride Gebiete und transferieren diese Erkenntnisse auf Nutzpflanzen wie Gerste. Die von uns verwendete Modellpflanze - die Nachtkerze (Gattung Oenothera) - erlaubt es über normale Kreuzungen zwei genetisch verschiedene Chloroplasten in einer Pflanze zu kombinieren. Dies ermöglicht einen schnellen und einfachen Austausch von Organellengenomen zwischen Arten, um z.B. das adaptive Potential eines bestimmen Chloroplastengenoms unter gegebene Umweltbedingungen zu testen. Derartige Experimente haben jedoch auch einen bemerkenswerten Einfluss der Organellengenome auf die Pflanzenentwicklung über sogenannte retrograde Signale ans Tageslicht gebracht. Dieses neue Feld der Entwicklungsbiologie wird ebenfalls von uns bearbeitet. Darüber hinaus kommen in Nachtkerzen sexuelle und funktional asexuelle Formen in überlappenden Habitaten als kreuzbare Arten vor. Mit dem Ziel, neue Züchtungsansätze zu entwickeln, verwenden wir diese asexuellen Nachtkerzen, um deren Vererbungsmechanismus zu verstehen. Dieser beinhaltet die Stabilisierung von Heterosis sowie die Unterdrückung von homologer Rekombination in der Meiose.

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