Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
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Dr. Amal J. Johnston

Dr. Amal J. Johnston
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AG Biologie der Keimbahn

Image of female germline reproduction

Abb. 1. Ontogenese der weiblichen Keimbahn (A-D) und anschliessender Fortpflanzungsprozesse (E-G). Dargestellt sind mRNA Signale: vor Meiose (A,B), nach vollzogener Meiose (C), Eizelle (D), Zygote (F), und (plazentale) Zellen des Endosperms (G). Befruchtung von Ovarien in einer Blüte (E).

 

Keimbahnen sind Organe oder Zellpopulationen, welche Gameten wie Ei- und Spermazellen produzieren. Sie beinhalten elterliche Erbinformationen und übertragen diese durch sexuelle Reproduktion an die nachkommenden Generationen. Während tierische Keimzellen Stammzellen repräsentieren, welche in der frühen Embryogenese entwickelt wurden, differenzieren pflanzliche Keimbahnen, auch Gametophyten genannt, erst in der späteren Entwicklung. Asexuelle Organismen können mittels eines natürlichen Klonierungsprozesses bekannt als Apomixis durch genetische und /oder epigenetische Modifikationen in der weiblichen Keimbahnentwicklung sexuell identische Nachkommen (Klone) erzeugen. Das Protein Retinoblastoma (pRB) und dessen Homologe sind alte evolutionäre Transkriptionsfaktoren und Repressoren des Zellzykluses der meisten, wenn nicht aller, eukariotischen Systeme. Während das vollständige Ausschalten von pRB in tierischen Systemen zu Krebs und Letalität führt, nutzen wir pflanzliche Modellsysteme, welche Mutationen effizienter tolerieren können. Ziel ist es zu analysieren, wie pRB und von ihm regulierte Faktoren Zellschicksal und –differenzierung während der Keimbahnentwicklung beeinflussen und nachfolgende, reproduktive Prozesse, wie genomisches Imprining, steuern. Unsere Schwerpunkte sind „evo-devo“ Untersuchungen zur adaptiven Evolution sexual spezifischer Genetik und epigenetische Mechanismen, welche während der sexuellen und asexuellen Keimbahnentwicklung stattfinden. Neben der Entschlüsselung der grundlegenden molekularen Genetik der mit pRB assoziierten  krebsauslösenden Signalwege, welche sowohl für pflanzliche, als auch für tierische Systeme relevant sind, ist unser anwendungsbezogenes Ziel die Bereitstellung biotechnologischen Know-hows bezüglich sexueller und apomiktischer Reproduktion sowie bezüglich Stresstolleranz.

 

Publikationen

 

Female gametophytic cell specification and seed development require the function of the putative Arabidopsis INCENP ortholog WYRD (2011) Kirioukhova O., Johnston A.J., et al. Development 138:3409-20.

 

Members of the RKD transcription factor family induce an egg cell-like gene expression program (2011) Koszegi, D., Johnston, A.J., et al. Plant J. 67:280-91

 

Dosage-sensitive function of RETINOBLASTOMA RELATED and convergent epigenetic control are required during the Arabidopsis life cycle (2010) Johnston, A.J., Kirioukhova, O., et al. PLoS Genet. 6, e1000988

 

Identification and genetic analysis of the APOSPORY locus in Hypericum perforatum (2010) Schallau, A., Arzenton, F., Johnston, A.J., et al. Plant J. 62, 773-784.

 

TRAUCO, a trithorax group protein homologue, is essential for early embryogenesis in Arabidopsis thaliana (2010) Aquea, F., Johnston, A.J., et al. J Exp Bot. 61, 1215-1224.

 

Gametic differentiation and imprinting control in plants: A crosstalk between RBR and chromatin (2009) Johnston, A.J., and Gruissem, W. Commun. Integr. Biol. 2, 144-146.

 

A dynamic reciprocal RBR-PRC2 regulatory circuit controls Arabidopsis gametophyte development (2008) Johnston, A.J., Matveeva, L., Kirioukhova, O., et al. Curr. Biol. 18, 1680-1686.

 

Genetic subtraction profiling identifies genes essential for Arabidopsis reproduction and reveals interaction between the female gametophyte and the maternal sporophyte (2007) Johnston, A.J., Meier, P., et al. Genome Biol. 8, R204


 

 


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