FOR 666: Mechanismen der Kompatibilität: Umsteuerung des pflanzlichen Metabolismus durch pilzliche Effektormoleküle

Eine intensive Landwirtschaft ist zurzeit oft mit negativen Auswirkungen auf die Umwelt verbunden. Hierzu gehören irreversible Schädigungen des Bodens, eine verringerte Biodiversität sowie eine Verschmutzung und Überdüngung von Oberflächengewässern. Trotz großer Fortschritte im Pflanzenschutz geht die steigende landwirtschaftliche Produktion mit einer erhöhten Ernteverlustrate einher. Um diese Verluste zu begrenzen, ist es notwendig, neue Strategien in der Pflanzenproduktion einzusetzen, die darauf abzielen, die Ertragssicherheit sowie den Verbraucher- und Umweltschutz zu verbessern. Ein verbessertes Verständnis der Interaktion von Nutzpflanzen mit ihren Pathogenen ist ein wichtiger Schlüssel zu solchen neuen Strategien der Pflanzenproduktion, da diese Pathogene darauf angewiesen sind, Stoffwechselprodukte der Pflanze zu entziehen, um ihre eigene Vermehrung sicherzustellen. Ziel der Forschergruppe ist es, durch ein verbessertes Verständnis von Krankheitsentwicklung und den molekularen Mechanismen, die der Umsteuerung des pflanzlichen Stoffwechsels zugrunde liegen, neue Wege der Verbesserung von Nutzpflanzen aufzuzeigen. Die Arbeiten der Forschergruppe konzentrieren sich auf die agronomisch wichtigen Getreidearten Gerste und Mais in ihrer Interaktion mit Schad- und Nutzpilzen, welche die wichtigsten Interaktionstypen repräsentieren: die biotrophen Pathogene Blumeria graminis und Ustilago maydis, das hemibiotrophe Pathogen Colletotrichum graminicola und der mutualistische Wurzelendophyt Piriformospora indica. Für die Analyse der Pilz-Pflanze-Interaktion werden einerseits für die Genexpressionsanalyse Affymetrix-Gene-Chips eingesetzt, andererseits werden in einem Metabolomics-Ansatz Stoffwechselprodukte direkt bestimmt. In einer eigens eingerichteten Bioinformatik-Arbeitsgruppe werden die gewonnenen Daten miteinander verknüpft und analysiert. Durch die in oben beschriebenen Ansätzen gewonnenen neuen Erkenntnisse zu den Mechanismen der Kompatibilität von Getreide mit Pathogenen und Symbionten erwarten wir neue Erkenntnisse, wie die Umprogrammierung des pflanzlichen Stoffwechsels vonstatten geht. Diese Umprogrammierung ist Voraussetzung für die erfolgreiche Entwicklung von Pathogenen und wird sowohl durch pflanzliche als auch mikrobielle Faktoren gesteuert. Schlüsselelemente, die den Stoffwechsel umzusteuern vermögen, bieten vielversprechende Ansatzpunkte für zukünftige Ansätze im Pflanzenschutz. Da zu erwarten ist, dass diese Elemente auch an der Steuerung des Grundstoffwechsels beteiligt sind, bieten diese auch wichtige Ansatzpunkte zur Steigerung des Ernteertrags.

Koordinierende Institution:

Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie (IPAZ) Details von IPAZ

Bereichsleiter:

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