Laufendes Forschungsprojekt

„Physiologische und molekulare Regulation der N₂-Fixierung bei Medicago truncatula“
DFG, 3 Jahre, eigene Stelle, Doktorand, seit Oktober 2011

Das laufende Projekt befasst sich mit der symbiontische N₂-Fixierung von Leguminosen und Rhizobiumbakterien. Diese erfolgte in spezifischen Organen der Pflanze (Wurzelknöllchen) und stellt einen wirtschaftlich und ökologisch bedeutsamen Beitrag zur N-Ernährung von Leguminosen dar. Die Bedeutung von Leguminosen für die menschliche und tierische Ernährung wird auf nationaler und internationaler Ebene wachsen. Symbiontische N₂-Fixierung ist für die Pflanze mit erheblichen Energieaufwendungen verbunden und kann im Gegenzug den überwiegenden Teil der N-Ernährung der Leguminose realisieren. Diese für die Pflanze enormen Stoffumsätze bestimmten wesentlich ihre Produktivität. Die N₂-Fixierung ist über gut koordinierte längerfristige (Knöllchenansatz, Knöllchenseneszenz) und kurzfristige Mechanismen (Limitierung der Bildung organischer Säuren, N-Feedbackmechanismus) dem N-Bedarf der Sprosse der Leguminosen angepasst. Das Projekt verfolgt das Ziel, einen Beitrag zu einem umfassenden physiologischen und molekularbiologischen Bild der Regulationsmechanismen der N₂-Fixierung auf Ganzpflanzenebene zu erbringen, um Ansatzpunkte für eine verbesserte Effizienz dieses Vorgangs zu finden. Hierzu werden auf Basis umfangreicher experimenteller Erfahrung über die längerfristige Manipulation der Atmosphäre um die Wurzeln und/oder um die Sprosse einerseits und durch die Manipulation der Phloemzusammensetzung (N-Feedbackmechanismus) andererseits unterschiedliche „Regulationszustände“ der Knöllchen eingestellt. Diese Pflanzen werden dann einer vergleichenden Transkriptomanalyse auf der Basis von RNAseq unterzogen. Identifizierte „Schlüsselgene“ der Knöllcheneffizienz sollen anschließend überexprimiert und die Reaktion der Symbiose verfolgt werden. Die Arbeiten erfolgen an der Modellleguminose Medicago truncatula.

Abgeschlossene Forschungsprojekte

„Ursachen für den durch Argon induzierten Abfall der Nitrogenaseaktivität in Wurzelknöllchen von Leguminosen“ (Schu 1602/3-1)
DFG, Laufzeit 2 Jahre bis Mai 2009, verlängerbar um 2 Jahre, 1 Doktorandin

„Regulation der N₂-Fixierung und P-Verfügbarkeit bei Phaseolusbohnen“
Projektbezogener Personenaustausch: DAAD, Laufzeit 2 Jahre bis Ende 2009, verlängerbar um 1 Jahr; Partner: J. J. Drevon, INRA, Montpellier Frankreich, Abteilung pflanzliche Symbiosen.

„Bedeutung der CO2-Fixierung von Erbsenknöllchen für deren N₂-Fixierungseffizienz“
Projektbezogener Personenaustausch: DAAD, Laufzeit 2 Jahre bis Ende 2009, verlängerbar um 1 Jahr; Antrag gemeinsam mit Dr. Bernd Steingrobe.
Partner: Georgie Georgiev, Bulgarische Akademie der Wissenschaften, Sofia, Institut für Pflanzenphysiologie.