Clevere Steuerung von Crossover

Ich bin Divyanshu Sahu, Doktorand im zweiten Jahr in der Gruppe von Raphaël Mercier in der Abteilung Chromosomenbiolgie am MPIPZ.

Derzeit arbeite ich an einem Projekt, das darauf abzielt, die Crossover-Rate in zentromernahen Regionen von Pflanzen zu erhöhen. Crossover sind ein zentrales Merkmal der Meiose. Sie spielen für Pflanzen und Tiere ein wichtige Rolle, da sie eine korrekte Trennung der Chromosomen und eine erhöhte genetische Vielfalt sicherstellen. Stell Dir vor Deine Mutter hat blaue Augen und blonde Haare, während Dein Vater schwarze Haare und braune Augen hat. Du selbst hast jedoch eine Kombination aus blauen Augen und schwarzen Haaren. Dies ist möglich, weil Crossover dabei helfen, diese Merkmalskombination zu erzeugen.

Bestehende Studien zeigen, dass Crossover in zentromernahen Regionen stark unterdrückt werden. Gleichzeitig befinden sich in diesen Regionen jedoch zahlreiche nützliche Gene. Beim Weizen gibt es beispielsweise mehrere Gene, die Pflanzen dabei helfen können, verschiedene Mikroben oder Schädlinge abzuwehren. Mithilfe unserer Forschung können wir Pflanzenzüchter:innen dabei helfen, auf diese Gene zuzugreifen und sie mit bestehenden ertragreichen Sorten zu kombinieren. Ziel ist es Pflanzen zu züchten, die sowohl ertragreich als auch resistent gegen Schädlinge sind.

Unser Labor arbeitet mit der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Es handelt sich um eine kleine, leicht zu kultivierende Pflanze mit kurzer Lebensdauer und einem kleinen Genom, das aus 10 Chromosomen im diploiden Zustand besteht

In unserem Labor haben wir einige neue Mutanten gefunden, die eine erhöhte Anzahl an Crossovern in zentromernahen Regionen aufweisen.

In meinem Projekt kombiniere ich diese Mutationen, um zu untersuchen, wie stark die Crossover-Frequenz gesteigert werden kann, und welche genetischen Wechselwirkungen es zwischen den Mutationen gibt. Nach der Erzeugung der Mutanten verwende ich die Gesamtgenomsequenzierung, um herauszufinden, in welchen Regionen die Crossover stattfinden. Außerdem setze ich fluoreszierende Samen und Mikroskopie ein, um zu prüfen, ob diese Mutanten im Vergleich zu den Wildtyp-Pflanzen tatsächlich erhöhte Crossover-Raten aufweisen. Ich plane die gleichen Mutanten auch in Tomaten zu erzeugen, um ihr Potenzial zur Steigerung der Crossover-Rate in den zentromernahen Regionen in Kulturpflanzen zu bewerten.

Etwas besonders Faszinierendes an meinem Projekt ist, dass uns unser aktuelles wissenschaftliches Wissen und die heutige Technologie ermöglichen, diese Crossover zu finden und diese seltenen Crossover-Ereignisse in häufige zu verwandeln. Die Arbeit mit Pflanzen bietet mir die Möglichkeit, einen Beitrag zu nachhaltiger Landwirtschaft zu leisten und die globale Ernährungssicherheit zu unterstützen.