Evolution und Funktion von `adaptive trait loci` in Arabidopsis thaliana und nahe verwandten Arten

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Der vorliegende Antrag beschreibt Experimente zur evolutionären und funktionellen Charakterisierung von schnell evolvierenden Genen von Arabidopsis thaliana. Diese Gene zeichnen sich durch ein Evolutionsmuster aus, welches auf positive Selektion hindeutet. Deswegen werden sie als "adaptive trait loci" (ATLs) bezeichnet. In einem umfangreichen Screen wurden zahlreiche Kandidaten-ATLs isoliert, von denen drei Vertreter evolutionär und funktionell untersucht werden sollen. Die evolutionäre Charakterisierung umfasst die populationsgenetische Analyse in der nahen verwandten Art Arabis lyrata ssp. petraea durch die Sequenzierung der Gene in 24 Individuen und die Analyse der Sequenzkonservierung durch Vergleiche mit ihren Homologen in verschiedenen Brassicaceaen. Die populationsgenetische Analyse soll die Frage beantworten, ob nicht-neutral Evolution in beiden Arten beobachtet wird und ob Unterschiede im Evolutionsmuster dieser Gene zwischen A. thaliana und A. petraea auf Unterschiede im Fortpflanzungssystem zurückgeführt werden können. Homologe Gene in anderen Arten werden durch die Hybridisierung von BAC-Bibliotheken identifiziert und sequenziert. Sequenzalignments homologer Gene werden mit Maximum LikelihoodMethoden analysiert, um die Rolle natürlicher Selektion in der langfristigen Evolution dieser Gene zu klären. Da die Funktion der Kandidatengene unbekannt ist, soll ihre Expression in verschiedenen Entwicklungsstadien, Geweben und Umweltbedingungen bestimmt werden. Weiterhin soll durch die phänotypische Charakterisierung von Loss-of-function-Mutanten (T-DNA Linien) und Gain-of-function-Mutanten die funktionelle Bedeutung der Kandidatengene untersucht werden.