Arbeitsgruppe Metabolische Systeminteraktionen

Leitung: [link]Dr. Nadine Töpfer

 

Pflanzliches Wachstum und Ernteerträge werden durch die zugrunde liegenden Stoffwechselprozesse in der Pflanze gesteuert und häufig auch begrenzt. Zu diesen Prozessen gehört die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie durch Photosynthese, Kohlenstoff- und Stickstoffassimilation und der Transport und die Speicherung von Stoffwechselintermediaten. Diese Vorgänge werden durch das Zusammenspiel verschiedener Zelltypen, Gewebe und Organe ermöglicht. Diese verschiedenen Stoffwechselsysteme müssen zeitlich und räumlich koordiniert werden um den Anforderungen der Pflanze in verschiedenen Wachstumsstadien und unter sich ändernden Umweltbedingungen gerecht zu werden.

 

Unser Ziel ist es, ein besseres Verständnis darüber zu entwickeln, welche Faktoren das Verhalten und die Interaktionen verschiedenen Teilsystemen innerhalb der Pflanze limitieren um daraus Strategien für ‘Metabolic Engineering’ zu entwickeln welche die Produktivität und Qualität von Kulturpflanzen steigern.

 

In unserer Arbeitsgruppe fokussieren wir uns auf die mathematische Modellierung des Pflanzenstoffwechsels und arbeiten eng mit experimentellen Arbeitsgruppen am IPK und anderen Forschungseinrichtungen im In- und Ausland zusammen.

 

Im Zentrum unserer Forschungsstrategie steht die Analyse großskaliger stöchiometrischer Stoffwechselnetzwerke mithilfe von Fluss-Bilanz-Methoden. Forschungsthemen sind (i) die Entwicklung von datenintegrativen, constraint-basierten Methoden zur Untersuchung von Gewebe- und Organwechselwirkungen, (ii) die rechnerische Integration von Sekundärstoffwechselprozessen und (iii) die Modellierung von Wechselwirkungen zwischen der Pflanze und ihrer Umwelt.