Moderne Züchtungsforschung für Pflanzenschutz ohne Chemie [10.01.23]
Es ist eine vielversprechende Alternative zu chemischen Fungiziden: Über die Epigenetik, also einer gezielten Steuerung der Aktivität von Genen, wollen Forschende im Projekt BarEpiEdit eine innovative, umweltfreundliche Technologie zum Schutz gegen pflanzliche Pilzkrankheiten entwickeln. Prof. Dr. Aline Koch, ehemals Fachgebiet Phytopathologie der Universität Hohenheim, koordiniert das Projekt, an dem auch die Justus-Liebig-Universität Gießen beteiligt ist. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Vorhaben mit insgesamt rund 580.000 Euro, wovon etwa 490.000 Euro auf die Universität Hohenheim entfallen.
Über die Eigenschaften eines Organismus entscheidet nicht nur sein Erbgut, die DNA, sondern auch ob und wie dessen Informationen umgesetzt werden. Gesteuert wird dies unter anderem durch das sogenannte Epigenom: Veränderungen an bestimmten Stellen der DNA verhindern, dass dort die Erbinformationen abgelesen werden können. Vielfach geschieht dies durch die Bindung von kleinen Molekülen, den Methylgruppen, an die Bausteine der DNA. Dabei bleibt die Erbinformation selbst erhalten: Werden die Methylgruppen wieder entfernt, kann auch die genetische Information wieder abgelesen werden.
Diesen Vorgang möchten die Forschenden im Projekt BarEpiEdit besser verstehen und sich zunutze machen. Im Fokus ihres Interesses steht exemplarisch die Resistenz von Gerstenpflanzen gegen zwei Erreger von Pilzkrankheiten, dem des Echten Mehltaus (Blumeria graminis f. sp. Hordei) und Fusarium graminearum.
Ihr Ziel ist es, vorhandene Immunitätsgene der Pflanzen epigenetisch zu verändern und so deren Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten und Krankheitserregern zu erhöhen. Dazu analysieren die Forschenden zunächst einmal die natürlichen Veränderungen an der Gersten-DNA eingehend, die durch die Pilzinfektion ausgelöst werden.
So wollen sie diejenigen Gene identifizieren, die für die Immunität der Pflanzen gegenüber den Erregern verantwortlich sind. Diese sollen dann erstmals mit dem molekularen Mechanismus des sogenannten transkriptionellen Gen-Silencings (TGS) verändert werden: Mit Hilfe einer modifizierten „Genschere“ vom Typ CRISPR-dCas9 werden sie epigenetisch editiert (EpiEdit), also epigenetisch abgewandelt. Langfristig sollen die gewonnenen Erkenntnisse auch auf andere Kulturpflanzen übertragen werden.
Prof. Dr. Aline Koch war bis Ende Oktober wissenschaftliche Mitarbeiterin im Fachgebiet Phytopathologie an der Universität Hohenheim und wechselte zum 1. November 2022 an die Universität Regensburg. Dort leitet sie das Fachgebiet Plant RNA Transport. Die Fördergelder bleiben an der Universität Hohenheim. Ihre Verwaltung übernimmt das Fachgebiet Phytopathologie.
Projekt-Steckbrief
- Titel: Epigenetisches Editieren von Immunitätsgenen zur Verbesserung der Krankheitsresistenz gegen Pilzpathogene am Beispiel der Gerste (Hordeum vulgare) – BarEpiEdit
- Fördersumme: 579.370 Euro gesamt, davon 493.472 Euro für Hohenheim
- Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
- Projektdauer: 1.7.2022-30.6.2025
- Projektbeteiligte
Koordination: Prof. Dr. Aline Koch, Universität Regensburg
Kooperationspartner: Jun.-Prof. Dr. Chang Liu, Fachgebiet Epigenetik, Universität Hohenheim
Kooperationspartnerin: Dr. Antje Richter, Justus-Liebig-Universität Gießen
Administration: Fachgebiet Phytopathologie, Universität Hohenheim
Kontakt
Prof. Dr. Aline Koch, Universität Regensburg, Fachgebiet Plant RNA Transport
+49 941 943 3023, aline.koch@biologie.uni-regensburg.de
Jun.-Prof. Dr. Chang Liu, Universität Hohenheim, Fachgebiet Epigenetik
+49 711 459 22180, chang.liu@uni-hohenheim.de
Schwergewichte der Forschung
Als „Schwergewichte der Forschung“ gelten herausragende Forschungsprojekte mit einem finanziellen Volumen von mindestens 350.000 Euro bei den Experimental- bzw. 150.000 Euro bei den Sozial- und Gesellschaftswissenschaften.
