Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP)

Mikrobielle Interaktionen in pflanzlichen Ökosystemen



Forschungsschwerpunkt:

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler erkannt, dass Pflanzen oder andere Organismen nicht isoliert betrachtet werden sollten, sondern als Gemeinschaften aus dem Wirt und den mit ihm verbundenen Mikroben. Diese Idee ist als „Holobionten“-Konzept bekannt, bei dem Pflanzen in enger Partnerschaft mit Mikroorganismen leben, die als Mikrobiota oder Mikrobiome bezeichnet werden und dauerhaft oder vorübergehend vorhanden sein können. Obwohl die Forschung auf diesem Gebiet Fortschritte gemacht hat, bleiben viele wichtige Fragen offen. Unsere Gruppe widmet sich diesen Fragen im Rahmen ihrer Forschung (siehe Zusammenfassung und Links zu unseren aktuellen Forschungsprojekten unten).

  1. Wie bilden sich mikrobielle Gemeinschaften? Wir untersuchen, wie sich mikrobielle Pflanzen assoziierte mikrobielle Gemeinschaften bilden, anpassen und stabilisieren. Dazu gehört die Untersuchung von Umwelt- und genetischen Faktoren, die diesen Gemeinschaften helfen, sich anzusiedeln und zu stabile Gemeinschaften zu werden.
  2. Wie kommunizieren Mikroben und Pflanzen? Wir erforschen, wie Mikroben in mikrobiellen Gemeinschaften miteinander und mit ihrem Pflanzenwirt interagieren. Einige Mikroben, wie Albugo laibachii, fungieren als „Knotenpunkte“ oder “Hubs”, die bei der Organisation der Gemeinschaften helfen und dadurch die Pflanzengesundheit beeinflussen. Wir möchten auch verstehen, wie Pflanzen Signale an ihre Mikroben senden und wie sie Mikrobiom an ihrem Standort beeinflussen.
  3. Wie entwickeln sich mikrobielle Gemeinschaften weiter? Anhand von Computermodellen und Experimenten untersuchen wir, wie sich mikrobiellen Gemeinschaften im Laufe der Zeit verändern und ob sie sich zusammen mit der Pflanze entwickeln. Wir möchten verstehen, ob diese Veränderungen die Art und Weise beeinflussen, wie Mikroben Gene teilen und sich innerhalb des Ökosystems anpassen.

Unsere Forschung vertieft nicht nur unser Wissen über die Beziehungen zwischen Pflanzen und Mikroben, sondern liefert auch neue Ideen zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit und Produktivität von Pflanzen in der Landwirtschaft durch eine sorgfältige Bewirtschaftung der Pflanzenmikrobiome.


Aktuelle Projekte und langfristige Forschungsziele:

Wissensbasierte Entwicklung und Anwendung synthetischer mikrobieller Gemeinschaften für den Pflanzenschutz (Design of Complex Communities = DeCoCt)

Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte DeCoCt-Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung mikrobieller Gemeinschaften, die Pflanzen vor Krankheitserregern und Umweltbelastungen schützen. Anhand der Modellpflanze Arabidopsis thaliana untersuchen wir, wie sich mikrobielle Gemeinschaften bilden, stabilisieren und mit ihrem Wirt interagieren. Durch synthetische Biologie schaffen wir maßgeschneiderte mikrobielle Gemeinschaften (SynComs) mit ausgeprägten Fähigkeiten um Pathogene zu unterdrücken und die Widerstandsfähigkeit unter verschiedenen Bedingungen zu erhöhen. Unsere Forschung integriert fortschrittliche Computermodelle mit klassischen ökologischen und mikrobiellen Methoden, um die grundlegende Dynamik von Pflanzen-Mikrobiom-Assoziationen aufzudecken. Letztendlich zielt DeCoCt darauf ab, nachhaltige, mikrobiom-basierte Strategien zu entwickeln, um die Pflanzengesundheit und Widerstandsfähigkeit in der Landwirtschaft zu verbessern. --> hier gibt es mehr Inforamtionen zum Projekt