Das Schwerpunktprogramm „Plant-Micro“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München stellt einen bedeutenden Schritt in der biomedizinischen und pflanzenwissenschaftlichen Forschung dar. Seit seiner Einführung im Jahr 2006 widmet sich das Programm der Untersuchung, wie mikrobielle Pathogene und Symbionten die Entwicklung von Pflanzenzellen umprogrammieren, um sowohl Krankheit zu verursachen als auch Symbiosen zu fördern.
Das Ziel von „Plant-Micro“
Das Priority Program 1212 „Plant-Micro“ zielt darauf ab, die molekularen Mechanismen zu entschlüsseln, die hinter den unterschiedlichen Interaktionen zwischen Pflanzen und Mikroben stehen. Während mikrobielle Pathogene Pflanzen Nährstoffe entziehen und sie im schlimmsten Fall töten können, bieten symbiotische Pilze und Bakterien essentielle Nährstoffe wie Phosphat und Stickstoff und verbessern die Gesundheit der Pflanzen. Trotz dieser gegensätzlichen Effekte gibt es zahlreiche Parallelen in der Art und Weise, wie diese Mikroben die Zellentwicklung der Pflanzen umprogrammieren.
Durch die Bündelung von Aktivitäten aus verschiedenen Laboren innerhalb eines koordinierten Forschungsansatzes will „Plant-Micro“ herausfinden, welche molekularen Schalter sowohl Krankheiten verursachen als auch verhindern können und wie diese Mechanismen in Symbiosen eingesetzt werden. Die Forschung konzentriert sich dabei auf die Modellpflanze Arabidopsis für pathologische Studien und die Modellhülsenfrüchte Lotus und Medicago für Symbiosisforschung.
Forschungsfokus und -methoden
Das Programm umfasst mehrere Kernbereiche der Forschung:
- Molekulare Aufschlüsselung der pflanzlichen Entwicklungsantworten auf Mikroben: Hierbei werden die Reaktionen von Pflanzen auf verschiedene Mikroben untersucht, um die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen zu verstehen.
- Aufklärung mikrobieller Strategien zur Umprogrammierung der pflanzlichen Zellentwicklung: Dies beinhaltet die Identifizierung mikrobieller Effektor-Moleküle, deren Wirkungsweisen und die Wechselwirkungen mit den Abwehrmechanismen der Pflanzen.
- Verbesserung der Transformationseffizienz obligat biotropher Pilze: Diese Mikroben, die über besonders ausgeklügelte Infektionsstrategien verfügen, können derzeit nur schwer genetisch manipuliert werden. Das Programm zielt darauf ab, die Transformationseffizienz dieser Pilze zu verbessern.
- Computational Modelling der mikrobiellen Infektion auf zellulärer Ebene: Hierbei werden experimentelle Daten mit vollständig sequenzierten Mikroben- und Pflanzengenomen kombiniert, um die Infektionsprozesse besser zu verstehen und vorherzusagen.
Zu den verwendeten Technologien gehören unter anderem die Screening von chemischen Bibliotheken auf Effekte, die umfassende Beschreibung von Patho-Phänotypen von Arabidopsis-Mutanten und fortgeschrittene Bildgebungstechnologien zur Analyse der subzellulären Dynamik von Molekülen.
Synergie und Forschungskoordination
Ein wesentlicher Aspekt von „Plant-Micro“ ist die Förderung der Synergie zwischen den Projekten und Laboren. Durch die Einschränkung auf bestimmte Modellpflanzen soll eine zentrale Verwaltung der Forschungsabläufe ermöglicht werden, was die Effizienz und die Qualität der Forschungsergebnisse verbessern soll. Das Programm lädt daher Anträge ein, die den bestehenden Rahmen erweitern und zusätzliche Synergien schaffen können.
Zukunftsperspektiven und Herausforderungen
„Plant-Micro“ steht vor der Herausforderung, kontinuierlich neue Erkenntnisse zu gewinnen und innovative Ansätze zu entwickeln, um die komplexen Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Mikroben besser zu verstehen. Der interdisziplinäre Ansatz des Programms erfordert enge Zusammenarbeit und Austausch zwischen verschiedenen Forschungsbereichen und Institutionen.
Für die Zukunft plant das Programm, seine Erkenntnisse weiter zu vertiefen und neue Technologien und Methoden zu integrieren, um die molekularen Mechanismen der mikrobiellen Umprogrammierung noch präziser zu untersuchen. Darüber hinaus sollen die gewonnenen Erkenntnisse dazu beitragen, neue Strategien zur Verbesserung der Pflanzengesundheit und der landwirtschaftlichen Produktion zu entwickeln.
Fazit
Das Schwerpunktprogramm „Plant-Micro“ ist ein bedeutendes Forschungsprojekt, das die komplexen Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Mikroben auf innovative Weise untersucht. Durch die gezielte Untersuchung der molekularen Mechanismen, die sowohl Krankheiten verursachen als auch Symbiosen fördern, leistet das Programm einen wichtigen Beitrag zum Verständnis und zur Verbesserung der Pflanzengesundheit. Mit seiner interdisziplinären Herangehensweise und dem Fokus auf moderne Technologien ist „Plant-Micro“ bestens aufgestellt, um wertvolle Erkenntnisse für die Landwirtschaft und die Pflanzenwissenschaften der Zukunft zu liefern.