Forschung

Systemische erworbene Resistenz (SAR) ist eine Form der induzierten Resistenz in Pflanzen; sie manifestiert sich als Priming, das zu schnelleren und/oder stärkeren Abwehrreaktionen in systemischen Geweben von Pflanzen führt, die eine lokale Pathogeninfektion durchlaufen.

Im Rahmen des von der DFG geförderten SFB924 (Molecular Mechanisms of Yield and Yield Stability in Plants) haben wir Schlüsselakteure der SAR-Signalisierung identifiziert. Dazu gehören flüchtige organische Verbindungen wie Monoterpene in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana und das C₉-Aldehyd Nonanal in der Getreideart Gerste (Brambilla et al., 2022, 2023, J Exp Bot; Riedlmeier et al., 2017, Plant Cell; Wenig et al., 2019, Nat Commun). Die Exposition von Empfängerpflanzen (R) gegenüber den flüchtigen Emissionen infizierter Sender (S) erhöht die Immunität der Empfängerpflanzen gegenüber einer nachfolgenden Pathogeninfektion.

https://www.sfb924.wzw.tum.de/overview-sfb924/

In Arabidopsis haben wir außerdem das SAR-Signalprotein LEGUME LECTIN-like PROTEIN1 (LLP1) identifiziert, das SAR in Abhängigkeit von flüchtigen Monoterpenen fördert (Breitenbach et al., 2014, Plant Physiol; Wenig et al., 2019, Nat Commun). In unseren laufenden Arbeiten wollen wir den molekularen Mechanismus entschlüsseln, der SAR als Reaktion auf die Aktivierung von LLP1 und seinen nahen Homologen LLP2 und LLP3 fördert. Auf diese Weise wollen wir neue Moleküle identifizieren, die in zukünftigen, nachhaltigen Pflanzenschutzprogrammen eingesetzt werden können

Weitere Arbeiten zur Verbesserung der pflanzlichen Immunität durch Priming sind im Projekt HortiPrimed - Etablierung von "Priming" an Tomaten-Jungpflanzen als Pflanzenschutzverfahren im Gartenbau - konzentriert. Gefördert vom BMEL-BÖL und zusammen mit Partnern in Jülich, Geisenheim, München und Bonn wollen wir die Abwehrreaktionen der Gartenbaukultur Tomate durch abiotische Stressbehandlungen im Keimlingsstadium "primen". In unserem Teil des Projekts optimieren wir das Priming gegen ein breites Spektrum von Krankheitserregern und wollen außerdem die molekularen Prozesse verstehen, die der Priming-Reaktion zugrunde liegen.

In einem Projekt im Rahmen des von der DFG geförderten Schwerpunktprogramms SPP 2125 - Dekonstruktion und Rekonstruktion der pflanzlichen Mikrobiota - wollen wir das Zusammenspiel zwischen Pflanzen und ihrem Mikrobiom besser verstehen. Veränderungen in der Zusammensetzung der mikrobiellen Populationen auf Pflanzenwurzeln und -blättern beeinflussen die Immunität und reagieren ihrerseits auf Veränderungen im Immunstatus des pflanzlichen Wirtes. In unserem Projekt wollen wir dieses Zusammenspiel zwischen dem pflanzlichen Mikrobiom und der induzierten [Krankheits-]Resistenz verstehen.

Im Rahmen unserer Forschung nutzen wir die CRISPR-Cas9-vermittelte Genom-Editierung, um die Charakterisierung der molekularen Mechanismen, die dem Priming zugrunde liegen, zu beschleunigen. Zu diesem Zweck wollen wir eine Geneditierungs- und Transformationspipeline für die Getreidearten Gerste und Weizen aufbauen. Als Grundnahrungsmittel spielt Weizen eine wichtige Rolle in der menschlichen Ernährung. Dennoch ist sein Genom nach wie vor nur wenig verstanden. Durch Genom-Editierung bei Weizen wollen wir zu einem besseren Verständnis der angeborenen Immunreaktionen dieser Pflanzensorte auf molekularer und genetischer Ebene beitragen. Dies wiederum wird es uns ermöglichen, die Reaktionen von Weizen auf Umweltstress und Krankheiten besser vorherzusagen und künftige Pflanzenschutzstrategien zu entwickeln, um die Quantität und Qualität der Erträge zu erhalten oder zu verbessern.

Drittmittel