Projektbeschreibung
Transkriptomanalyse von pflanzlichen Samenzellen
Die Züchtung von Nutzpflanzen, um sie zu verbessern und ihnen neue widerstandsfähige Eigenschaften zu verleihen, ist entscheidend für eine nachhaltige Ernährung auf der Erde. Obwohl die Fortpflanzung von Pflanzen umfassend erforscht wurde, fehlt es uns an grundlegenden Kenntnissen über den Mechanismus. Sind alle Samenzellen gleich, oder weisen sie durch inhärente Unterschiede ein besseres Befruchtungspotenzial auf? Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts SAMEorNOT wird eine Transkriptomanalyse von Spermazellen der Blütenpflanze Arabidopsis thaliana durchgeführt. Ziel ist es, die Hypothese zu prüfen, dass Pflanzen bevorzugt befruchtet werden. Die Projektergebnisse werden nicht nur neue Erkenntnisse bieten, sondern auch dazu beitragen, die Effizienz von Pflanzenzuchtprogrammen zu steigern.
Ziel
Human societies are sustained by flowering plants in different ways but especially as a key food supplier. However, it is known that increasing global temperatures strongly affect plant reproduction and the growing human population will require more food in short-middle term. Thus, to create new crop varieties more resistant to heat stress and with enhanced yield, a deeper understanding of the mechanism of plant sexual reproduction will be crucial for increasing the efficiency of plant breeding programs. Plant reproduction relies on a double fertilization process, in which two sperm cells from a pollen grain reach the ovule and one fertilize the egg cell while the other the central cell. In some species with dimorphic sperm cells a preferential fertilization of each sperm cell has been described, but for Arabidopsis thaliana as well as for many economically important crops with isomorphic sperm cells this question remains unclear. The main goal of this project is to identify by single cell RNA-seq analysis potential transcriptomic differences between the two Arabidopsis sperm cells. To do that, individual sperm cells from pollen tubes growing through female stylar transmitting tissue (semi in vivo) will be isolated by micromanipulation using a specially designed microfluidic chamber on an inverted microscope. The identification of differentially expressed genes would enable for the first time the creation of a sperm single-cell marker line to eventually explore a hypothetical preferential fertilization in Arabidopsis. These results can be adapted for plant breeding programs to develop impactful biotechnological tools, like haploid inducer lines with genetically modified sperm cells to specifically deliver components in the egg cell to induce in vivo gynogenesis. Additionally, the results will be a valuable scientific resource to address other topics beyond the preferential fertilization, like exploring hybridization barriers based on gamete recognition.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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