Phytohormonelle Zellzykluskontrolle im Pflanzenwurzelmeriste

Phytohormone sind zentrale endogene Regulatoren, die essenzielle zelluläre Prozesse wie Zellteilung und Differenzierung steuern und somit maßgeblich das Pflanzenwachstum und die - entwicklung bestimmen. Neben ihren individuellen Funktionen bei der Regulierung zentraler Zellzyklusereignisse ist das Zusammenspiel sowie die gegenseitige Abhängigkeit der Signalwege zwischen Phytohormonen entscheidend für eine koordinierte Zellzyklusprogression. Diese Interaktionen stimmen sowohl die Teilungsrate der Zellen als auch das Timing der Übergänge zwischen Zellzyklusphasen präzise ab. Obwohl die hormonelle Kontrolle des pflanzlichen Zellzyklus bereits früher untersucht wurde, ermöglichen technologische Fortschritte insbesondere Einzelzellgenomik und Live-Imaging nun hochauflösende Einblicke in die Dynamik der Hormonsignale auf Einzelzellebene. Unter Anwendung dieser Methoden konnten wir phasenspezifische Schwankungen in der Signalaktivität von Auxin, Cytokinin und Brassinosteroiden im Verlauf des Zellzyklus identifizieren. Dabei zeigte sich, dass Auxin- und Brassinosteroid-Signale während der Mitose abnehmen und in der G1-Phase wieder zunehmen, während die Cytokinin-Aktivität während des Übergangs von der G2- zur M-Phase ihren Höhepunkt erreicht. Diese Beobachtungen unterstreichen die zeitlich differenzierten Rollen der einzelnen Hormone und verdeutlichen die komplexe und koordinierte Natur ihrer Signalgebung im Rahmen der Zellzyklusregulation. Ziel dieses Kooperationsprojekts ist es, das molekulare Netzwerk, das dieser Koordination zugrunde liegt, durch die Integration von Konfokalmikroskopie, Einzelzell-RNA-Sequenzierung, Phosphoproteomik und Metabolitenprofilierung aufzuklären. Im Fokus stehen dabei meristematische Wurzelzellen von Arabidopsis thaliana, um die Mechanismen des hormonellen Crosstalks und deren Integration in die zelluläre Steuerung des Zellzyklus zu entschlüsseln. Das vorgeschlagene Forschungsvorhaben stellt einen neuartigen und umfassenden Ansatz zur Entschlüsselung der phytohormonellen Regulation des pflanzlichen Zellzyklus dar. Durch die komplementäre Expertise zweier Forschungsteams in den Bereichen Auxin-, Cytokinin- und Brassinosteroid-Biologie sowie den Einsatz modernster Technologien bietet dieses Projekt eine ambitionierte, aber realisierbare Strategie zur Erweiterung unseres Verständnisses der hormonbasierten Wachstumsregulation bei Pflanzen.