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Pflanzen stehen im Mittelpunkt eines neuen Sonder-forschungsbereichs an der Universität Tübingen

22.11.2013 - (idw) Eberhard Karls Universität Tübingen

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft finanziert Projekte zur Erforschung der Funktion und des Miteinanders pflanzlicher regulatorischer Faktoren Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet zum 1. April 2014 an der Universität Tübingen den neuen, multidisziplinären Sonderforschungsbereich Molekulare Kodierung von Spezifität in pflanzlichen Prozessen (SFB 1101) ein. Sprecher ist der Pflanzenphysiologe Professor Klaus Harter vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP). An dem SFB beteiligt sind 13 Gruppen des ZMBP, je eine Gruppe des Instituts für Physikalische und Theoretische Chemie (IPTC) und des Interfakultären Instituts für Biochemie der Universität Tübingen sowie fünf Gruppen aus den Instituten des Tübinger Max-Planck-Campus und drei Gruppen des Centre for Organismal Studies (COS) der Universität Heidelberg.

In den vergangenen Jahren wurden viele Schlüsselfaktoren in Pflanzen identifiziert, die zur pflanzlichen Entwicklung und Anpassung an Umweltfaktoren wie beispielsweise Krankheitserreger oder Licht beitragen. Im neuen SFB wollen die Wissenschaftler einen Schritt weitergehen: Sie wollen verstehen, wie ein bestimmter Schlüsselfaktor kausal-mechanistisch und bis in das atomare Detail funktioniert und durch seine Wirkweise in der pflanzlichen Zelle eine spezifische biologische Leistung zustande bringt. Für den SFB hat die DFG rund zehn Millionen Euro über eine Laufzeit von zunächst knapp vier Jahren bewilligt.

Durch den Einsatz von Genomtechnologien, über die es möglich ist, jeweils das gesamte Erbgut eines Lebewesens zu erfassen, gelten die meisten Gene und Genprodukte in vielen Pflanzen einschließlich der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), die im Zentrum des SFB 1101 steht, als bekannt. Dabei wurden Faktoren mit zentralen Schlüsselfunktionen identifiziert, die zum Beispiel die Bildung und das Altern des Blatts bestimmen, die Bildung der Blüte einleiten oder die Programme zur Abwehr von mikrobiellen Krankheitserregern wie Bakterien oder Pilzen in Gang setzen. Zudem müssen derartige Schlüsselfaktoren die Abstimmung zwischen Entwicklungs- und Anpassungsreaktionen der Pflanze leisten. Doch auf welchen Wegen ein solcher Schlüsselfaktor mechanistisch und spezifisch die entscheidenden Veränderungen bewirkt, ist nur in Einzelfällen bekannt. Dies kann durch eine biochemische Veränderung eines Proteins, durch den Aufbau mehrerer Komponenten zu einem großen Komplex oder eine veränderte Verteilung von Proteinen oder Nukleinsäuren in der Zelle erfolgen. Im neuen SFB wollen die Forscher genau diese mechanistischen Wirkprinzipien, ihre Regulation und ihr Ineinandergreifen im Detail untersuchen, die bestimmte Prozesse bei der Entwicklung der individuellen Pflanze steuern oder Anpassungen der Pflanze an bestimmte Umweltbedingungen wie Trockenheit oder Befall durch Krankheitserreger ermöglichen.

Die spezifitätsvermittelnden Mechanismen interessieren die Forscher auf der atomaren Ebene, auf der man sich die Struktur der Schlüsselfaktoren anschaut, auf der molekularen Ebene, auf der bestimmt wird, wann und in welchen Zellen welche Gene aktiv sind, auf der Ebene der Zellen, wo die Verteilung und Aktivierung von Faktoren eine entscheidende Rolle spielen, auf der Ebene der Gewebe und Organe, auf der die Zellen zum Zusammenwirken miteinander kommunizieren müssen, und auf der Ebene des gesamten Organismus, bei dem wiederum verschiedene Organe beteiligt sind. Die verschiedenen Ebenen werden in einer interdisziplinären Vorgehensweise von den Mitgliedern des neuen SFBs kooperativ bearbeitet. Ein weiterer wichtiger Aspekt des neuen SFB ist die Weiterentwicklung und Etablierung von neuesten mikroskopischen und spektroskopischen Methoden, zum Beispiel superauflösende Mikroskopie, die für die (quantitative) Untersuchung der genannten Wirkmechanismen in der pflanzlichen Zelle unabdingbar sind.


Sonderforschungsbereiche der DFG sind auf die Dauer von bis zu zwölf Jahren angelegte Forschungseinrichtungen der Hochschulen, in denen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über die Grenzen ihrer jeweiligen Fächer, Institute, Fachbereiche und Fakultäten hinweg im Rahmen eines übergreifenden und wissenschaftlich exzellenten Forschungsprogramms zusammenarbeiten.

Kontakt:
Prof. Dr. Klaus Harter
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP)
Telefon +49 7071 29-72605
klaus.harter[at]zmbp.uni-tuebingen.de
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