Stomatal BiologyDr. Michael Raissig

Pflanzen benutzen Sonnenenergie, um aus Kohlendioxid und Wasser die Kohlenhydrate, die wir essen, und den Sauerstoff, den wir atmen, zu produzieren. Um Kohlendixid aus der Luft aufnehmen zu können, bilden alle Landpflanzen mikroskopisch kleine “Atmungsporen” auf Blattoberflächen, die sogenannten Spaltöffnungen oder Stomata (griechisch für “Münder”).

Gewisse Pflanzen haben innovative Spaltöffnungsformen und -strukturen, welche zum Teil bessere Effektivität im Gasaustausch aufweisen. Die Gräser zum Beispiel, wozu auch die wichtigsten Getreidesorten Mais, Reis und Weizen gehören, rekrutieren sogenannte Subsidiärzellen oder “Helferzellen”, welche seitlich angelegt werden und den zentralen Schliesszellen helfen schnell zu öffnen und zu schließen. Dies ist wichtig für einen effizienten Wasserhaushalt, da durch offene Spaltöffnungen nicht nur CO2 aufgenommen wird, sondern auch Wasser verloren geht.

Michael Raissig

Form, Development and Function of Plant Stomata

Die AG Raissig untersucht entwicklungsbiologische, zellbiologische und physiologische Aspekte von diversen Spaltöffnungsformen in Landpflanzen. Unser Labor benutzt genetische Methoden wie Mutanten Screens und Gene Editierung, konfokale (Zeitraffer-)Mikroskopie und Lichtmikroskopie, sowie physiologische Methoden wie Infrarot-basierende Gasaustauschanalyse von Blättern. Wir arbeiten mit dem Grasmodell und der Weizenverwandte Brachypodium distachyon, welche physiologisch verbesserte, vierzellige Spaltöffnungen bildet und das Standardmodell Arabidopsis thaliana mit normalen zweizelligen Stomata. Des weiteren etablieren wir ein neues Modellsystem, Kalanchoë sp., welches eine “Mischform” als Spaltöffnungen aufweist. Kalanchoë besitzt ebenfalls Zellen rundum die Schliesszellen, die etwas an Subsidiärzellen erinnern, aber Form, Entwicklung und Funktion dieser Zellen sind bis jetzt noch unerforscht.

 

Wir wollen verstehen

  1.  wie Subsidiärzellen gebildet werden,
  2.  wie und ob Subsidiärzellen die Schliesszellen beim Öffnen und Schließen unterstützen und
  3.  wie Subsidiärzellen evolutionär entstanden sind.

 

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Relevante Publikationen

Raissig, M. T.^, Matos, J. L., Gil, M. X. A., Kornfeld, A., Bettadapur, A., Abrash, E., et al. (2017). Mobile MUTE specifies subsidiary cells to build physiologically improved grass stomata. Science, 355(6330), 1215–1218. http://doi.org/10.1126/science.aal3254

Raissig, M. T.*, Abrash, E.*, Bettadapur, A., Vogel, J. P., & Bergmann, D. C. (2016). Grasses use an alternatively wired bHLH transcription factor network to establish stomatal identity. Proc Natl Acad Sci USA, 113(29), 8326-8331. http://doi.org/10.1073/pnas.1606728113

Lindner, H.*, Raissig, M. T.*, Sailer, C., Shimosato-Asano, H., Bruggmann, R., & Grossniklaus, U. (2012). SNP-Ratio Mapping (SRM): identifying lethal alleles and mutations in complex genetic backgrounds by next-generation sequencing. Genetics, 191(4), 1381–1386. http://doi.org/10.1534/genetics.112.141341