Evolution der Meiose
Basierend auf der Organisation der Zentromere werden Chromosomen im Wesentlichen in zwei Haupttypen eingeteilt: monozentrische Chromosomen mit einer einzelnen Zentromerdomäne pro Chromosom und holozentrische Chromosomen mit mehreren genomweit verteilten Zentromerdomänen. Es ist bekannt, dass monozentrische Organismen an und in der Nähe von Zentromeren eine eingeschränkte oder gar keine meiotische Rekombination zeigen (sogenannte kalte Regionen). Daher ist es von besonderem Interesse zu verstehen, wie die meiotische Rekombination in Pflanzen mit holozentrischen Chromosomen funktioniert. Pflanzen mit holozentrischen Chromosomen zeigen auch mehrere Anpassungen während der Meiose, z. B. chiasmatische und achiasmatische invertierte Meiose, bei der die Trennung der Homologen auf die zweite Meiose verschoben wird. Da holozentrische Pflanzen verschiedene Anpassungen entwickelt haben, um die Meiose zu umgehen, bieten sie nicht nur ein aufregendes Modell, um zu verstehen, wie diese Anpassungen während der Evolution stattfinden, sondern sind auch für die vergleichende Biologie von Interesse.
Von links nach rechts: Rhynchospora pubera, 1- Mitotische Chromosomen mit linienförmigen Holozentromeren, 2- meiotische Anaphase I mit Trennung der Schwesterchromatiden meiotische Anaphase I zeigt die Trennung von Schwesterchromatiden mit restrukturierten Cluster-Zentromeren, 3- vergrößerte Ansicht von 2, 4- meiotischer Metaphase II mit verschobener Trennung der homologen Chromatiden. Chromatiden (grau), CENH3 (rot), Tubulin (grün).
In unserem Team wollen wir die molekularen Mechanismen entschlüsseln, die mit den in holozentrischen Pflanzen beobachteten meiotischen Anpassungen verbunden sind. Unsere Forschung konzentriert sich hauptsächlich auf die Modellarten (aber nicht nur) R. pubera (2n = 10) und R. tenuis (2n = 4). Mithilfe der neuesten Technologien werden wir verschiedene Analysen entwickeln, die auf die Charakterisierung der Rekombinationsraten und der Rolle meiotischer Proteine sowie auf die potenzielle Identifizierung neuer Proteine abzielen, die an der Entwicklung der in diesen Organismen beobachteten meiotischen Anpassungen beteiligt sind. Die Verwendung holozentrischer Pflanzen als Modell, um zu verstehen, wie die meiotische Rekombination in zentromeren Regionen reguliert wird, wird möglicherweise neue Strategien zur Behandlung von Problemen mit der meiotischen Rekombination bei monozentrischen Organismen aufzeigen.