Pflanzen produzieren eine Vielzahl von chemischen Signalstoffen (z.B. Sekundärmetabolite). Diese Signalstoffe bestimmen u.a. die Zusammensetzung des Mikrobioms (vgl. Forschungsschwerpunkt C Pflanze-Mikroflora: Genetische Interaktionsmechanismen). Die Charakterisierung und gezielte Modifikation der Produktion pflanzlicher Signalstoffe soll in diesem Forschungsschwerpunkt eine optimale Zusammensetzung des Mikrobioms ermöglichen. Andererseits spielen die von der Pflanze produzierten Signalstoffe auch bei Abwehrreaktionen (z.B. als Schutz gegen Fraß und Infektionen) eine Rolle. Daher soll versucht werden, Pflanzen so zu verändern, dass sie vermehrt derartige Signal-und Abwehrstoffe bilden. Darüber hinaus soll untersucht werden, inwieweit die entdeckten Pflanzenstoffe biotechnologisch mit Hilfe von Mikroorganismen produziert werden können. Der Einsatz von derart biotechnologisch hergestellten Mikroorganismen könnte einen positiven Nutzen beim Anbau von Nutzpflanzen haben.
Charakterisierung von Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Bakterien, die die Aufnahme von Stickstoff und Schwefel aus organischen Quellen fördern.
Dieses Projekt zielt darauf ab, unser Verständnis dafür zu vertiefen, wie der bakterielle Stoffwechsel die Ernährung der Pflanzen mit N & S aus organischen Molekülen unterstützt. Es werden Co-Kultivierungsversuche mit den verschiedenen Kombinationen von Arabidopsis-Zugängen und wurzelassoziierten Bakterienisolaten durchgeführt. Wir versuchen, Unterschiede in der N & S-Aufnahme von Pflanzen durch diese verschiedenen Kombinationen von Pflanzen und Mikroben zu identifizieren. Top- und bottom performing plant × microbe combinations werden dann mit Hilfe von stabiler Isotopenmarkierung und Massenspektrometrie weiter detailliert analysiert.
Keyword-Expertise: Massenspektrometrie, Proteomik, Mitochondriale Atmung, Isotopenmarkierung
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Wissenschaftliches Konzept
Der Exzellenzcluster CEPLAS untersucht, wie sich Pflanzen an veränderte Umweltbedingungen anpassen und wie diese Erkenntnisse für die Landwirtschaft von Nutzen sein können. Ziel ist es, die grundlegenden Mechanismen von vier landwirtschaftlich relevanten Merkmalen zu entschlüsseln, die einen starken Einfluss auf das Wachstum, den Ernteertrag sowie die Verwendung von vorhandenen Ressourcen haben. Durch unsere Forschung möchten wir die Basis für zukunftsorientierte Nahrungs-, Futter- und Energiepflanzen schaffen und dazu beitragen, der zukünftigen Herausforderung einer ansteigenden Weltbevölkerung und einer gleichzeitigen Verknappung der Rohstoffe entgegenzutreten.
Technologie-Plattform: Pflanzenstoffwechsel und Metabolomik
Die Angebote des CEPLAS Plant Metabolism and Metabolomics Labor stehen allen CEPLAS Mitgliedern und auch externen Kooperationspartnern zur Verfügung. Wir bieten ein breites Spektrum an Dienstleistungen zur Identifizierung und Quantifizierung von Metaboliten verschiedenen biologischen Ursprungs an. Das Ziel unseres Labors ist es, sowohl Standardmethoden anzuwenden als auch neue Methoden für die Extraktion und anschließende Analyse von Primär- und Sekundärmetaboliten zu etablieren. Hierfür werden die Metabolite vor allem mittels Flüssig- und Gaschromatographie (LC/GC) aufgetrennt und anschließend anhand von Massenspektrometrie (MS) detektiert.