Forschungsfelder
Leitung: Dr. Markus Kuhlmann
Die Junior Arbeitsgruppe wird vom Ministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Interdisziplinären Zentrums für Nutzpflanzenforschung (IZN) gefördert. Es besteht eine starke Anbindung and die Martin-Luther-University Halle-Wittenberg.
Trockenheit während der letzen Lebensphase von Nutzpflanzen kann schwerwiegende Auswirkungen auf die Pflanzenproduktion haben. Besonders sensibel reagieren die Pflanzen wenn die Trockenheit in der reproduktiven Phase auftritt. In diesen Fällen kann es zu dramatischen Ertragsverlusten kommen. Unser Labor untersucht die molekularen Mechanismen, die an diesem Vorgang beteiligt sind. Unser Hauptaugenmerk liegt hierbei in der (a) Veränderung der Körnerzahl und der (b) Effizienz der Samenfüllung.
Wir nutzen integrative genomische Ansätze, um Gen-regulatorische Netzwerke ableiten zu können. Desweiteren arbeiten wir daran wichtige Regulatoren, die zur Differenzierung des Ährenmeristems und zur Samenentwicklung beitragen, zu identifizieren. Hierfür nutzen wir gut definiertes genetisches Pflanzenmaterial:
- Nicht-Gentechnisch veränderte Organismen (Non-GMO, hergestellt durch natürliche genetische Variation): Untersucht werden Kartierungspopulationen von ausgesuchten Zuchtlinien, die einen phänotypischen Ergrünungs oder Remobilisierungscharakter unter Trockenheit zeigen.
- GMO: Es werden Genetisch-veränderte Pflanzen verwendet um die Auswirkungen einer veränderten ABA Homöostase zu untersuchen. Hierfür werden Trockenstress induzierbare Promotoren verwandt, die auch in der generativen Phase der Pflanzen aktiv sind.
Das oben genannte genetische Material wird verwendet, um die Mechanismen der Ährchenfruchtbarkeit zu analysieren. Der Mechanismus der die Ährchenfruchtbarkeit reguliert, beeinflußt neben der Kornzahl auch die Samenqualität. Hierbei spielt die Trockstress-Sensitivität während der Kornfüllungsphase eine wichtige Rolle.
Wir untersuchen weiterhin die Rolle von kleinen regulatorischen RNAs (miRNAs/ siRNAs) und der DNA Methylierung unter Trockenstress als vererbbarer Faktor der Trockenstressresistenz. Falls wir Ihr Interesse wecken konnten, können sie noch weitere Informationen unter RESEARCH PROJECTS finden.
Trockenheit während der letzen Lebensphase von Nutzpflanzen kann schwerwiegende Auswirkungen auf den Ertrag haben: Der Stärkegehalt (Blau) in den Gerstenkörnern ist unter Trockenstressbedingungen deutlich reduziert. Stresstolerante Pflanzen sind in der Lage unter gleichen Trockenstressbedingungen größere Körner zu entwickeln, was zu einem stabileren Ertrag führt. (Bild 1)
Durch Transkript- und Metabolit-Analysen von sich entwickelnden Samen unter unterschiedlichen Stressbedingungen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten lassen sich Gen Netzwerke entwickeln, in denen wichtige Regulatoren identifiziert werden können. (Bild 2)