MU EXPRESS

Projektbeschreibung

 Mais als wesentliches Grundnahrungsmittel der Weltbevölkerung wird im zunehmenden Maße in Deutschland sowie den Projektpartnerländern Frankreich und Spanien angebaut. Mais wird sowohl als Rohstoff zur Futtermittelherstellung als auch zur Herstellung von Lebensmitteln angepflanzt. In beiden Fällen spielt das Maiskorn als Ertragsquelle mit den Hauptkompartimenten, Embryo und Endosperm, eine bedeutende Rolle. Schätzungen zeigen, dass ca. 1000 Gene an der Samenentwicklung beteiligt sind, wobei bisher nur ca. 10 % dieser Genfunktionen aufgeklärt wurden. Die Identifizierung und Charakterisierung noch unbekannter Gene stellt daher eine bedeutende wissenschaftliche und agronomische Aufgabe dar. In diesem Projekt sollen aus einer Kollektion von 300 Transposon-induzierter Körnermutanten Gene identifizieren werden, die an der Maiskornentwicklung beteiligt sind. Diese Mutanten Kollektion wurde basierend auf einer sauberen und stabilen 3:1 Aufspaltung eines mutanten Phänotyps der Endospermentwicklung über mindestens 3 Generationen selektiert. Experimentell ist es schwierig aus den 300 Mutantenlinien die Transposoninsertionen, die für den mutanten Phänotyp verantwortlich sind, aus den ungefähr 100 Transposoninsertionen im Genom jeder einzelnen Maismutantenlinie zu identifizieren.

Dazu wird hier eine neuartige Transposon Display Technik verwendet, die auf cDNA statt genomischer DNA basiert. Transkripte, die das Mutator Transposon beinhalten, werden an beiden Enden durch 5’ und 3’ RACE mit Primern aus den „Terminal Inverted Repeats“ (TIR) des Transposons amplifiziert (siehe Fig. 1). Durch diesen Ansatz sollte die Zahl der Transposon-flankienden Sequenzen (FST) deutlich verringert werden. Alle FSTs werden nachfolgend kloniert und systematisch sequenziert. Diese Sequenzen dienen als Grundlage für nachfolgende Kosegregationsanlysen um eine Kopplung mit dem mutierten Phänotyp zu untersuchen (siehe Fig. 2). Sie sind auch eine wertvolle Bestandsaufnahme aller Mutator-Transposoninsertionen in kornexprimierten Transkripten dieser Pflanzenpopulationen. Bioinformatische Analysen der FSTs werden mit Datenbanken von Mais, Reis und anderer Getreide durchgeführt um einen Einblick in die Funktion der „Kandidatengene“ zu erhalten.

Figure 1. Conventional and MuExpress strategies for the identification of FSTs
 

Figure 2: Scheme followed for plant material collection. On the left, immature kernel collection for RNA extraction. On the right, DNA from segregating material for linkage. 

Partner

Prof. Dr. Udo Wienand (Antragsteller ERA-Net/BMBF)
Abteilung.: Molekularbiologie
Biozentrum Klein Flottbek und Botanischer Garten
Universität Hamburg
Ohnhorststr.18
D-22609 Hamburg

Dr. Gregorios Hueros (Koordinator)
Dpto. Biología Celular y Genética
Universidad de Alcalá,
Campus Universitario
Alcalá de Henares,
E-28870 Madrid

Dr Peter Rogowsky
Laboratoire Reproduction et Développement des Plantes
ENS-Lyon
46 allée d'Italie
F-69364 Lyon Cedex 07

Dr. Christophe Tatout
Cereals Genetics & Genomics
BIOGEMMA Le Brézet
8 rue des frères Lumière
F-63100 Clermont-Ferrand