Dr. Louwrance Wright

Isoprene in Pflanzen werden durch den Methylerythritol-4-phosphat(MEP)-Stoffwechselweg synthetisiert. Dieser Stoffwechselweg ist in den Chloroplasten lokalisiert und verwendet die Substrate Pyruvat und Glycerinaldehyd-3-phosphat. Isoprene sind Vorstufen für viele verschiedene Pflanzeninhaltsstoffe, die wichtige Funktionen in der Photosynthese und Abwehr von Schädlingen übernehmen. Des Weiteren werden Isoprene in Pflanzen zu Stoffen umgewandelt, die vom Menschen als Duftstoffe, Aromen und wichtige Medikamente verwendet werden. Aus diesem Grund ist es von großem Interesse, die Konzentration dieser Stoffe durch gentechnische Methoden in landwirtschaftlich genutzten Pflanzenarten zu erhöhen. Daher erforschen wir die Regulierung der Flussrate des MEP-Biosynthesewegs. Unsere Forschung wird außerdem die Konzentrationsveränderungen von Isoprenen unter Einwirkung verschiedener Umweltreize liefern können. more >>>

Dr. Tobias Köllner

Eine Strategie, die Pflanzen zur Verteidigung nutzen, besteht in der Produktion komplexer flüchtiger Verbindungen. Diese können als direkte oder indirekte Verteidigung fungieren, indem sie Herbivoren abschrecken oder die natürlichen Feinde der Herbivoren anlocken. Des Weiteren sind flüchtige Stoffe in der Lage, Pflanzen vor Pathogenbefall zu schützen. In unserer Projektgruppe untersuchen wir die Biosynthese und die Funktion flüchtiger chemischer Verbindungen, die nach Herbivorenbefall von Gehölzpflanzen und Gräsern über und unter der Erde gebildet und ausgestoßen werden. Dabei nutzen wir Mikro-Arrays und umfangreiche cDNA-Sequenzierungen, um Gene zu identifizieren, die an diesen Verteidigungsreaktionen beteiligt sind. Diese Gene werden heterolog exprimiert und die gereinigten Proteine in Enzymassays charakterisiert. Mittels „Knock-out“- und überexprimierenden Pflanzen soll die Rolle einzelner Duftstoffe in den Pflanzen-Insekten-Wechselwirkungen aufgeklärt werden. more>>>

Dr. Sybille Unsicker

Die Anwendung genetischer, molekularer und analytischer Methoden und Techniken zur Untersuchung der chemischen Ökologie von Gehölzpflanzen steckt noch in den Kinderschuhen. Aufgrund des bereits publizierten Genoms der Westlichen Balsampappel (Populus trichocarpa) und des umfangreichen Wissens zum Sekundärmetabolismus von Pappeln sowie zu den Interaktionen zwischen Pappeln und Insekten haben wir die Schwarzpappel (P.  nigra) als Modellpflanze für unsere Studien ausgewählt. Um die chemische Abwehr dieser Art unter natürlichen Bedingungen zu untersuchen, nutzen wir eine Population in einem Auwald im Nordosten von Deutschland. Die alten Bäume dieses Bestandes besitzen eine große Vielfalt chemischer Inhaltsstoffe, die der Verteidigung gegen Fraßfeinde dienen. Zu diesen Stoffen gehören phenolische Glykoside, kondensierte Tannine sowie Flavonoide und auch flüchtige Stoffe wie Terpene und Duftstoffe grüner Blätter (green leaf volatiles). Diese phytochemische Komplexität in Kombination mit dem nun sequenzierten Genom macht die Pappel zu einem idealen Modellorganismus, um die chemischen Grundlagen der Interaktion zwischen Herbivoren und Bäumen zu erforschen. Der Schwerpunkt unserer Arbeit liegt dabei auf der Untersuchung von spezifischen herbivoren-induzierten Stoffwechselprodukten sowie deren Rolle in der direkten und indirekten Verteidigung der Bäume. more >>>

Dr. Grit Kunert

Herbivoren sind dafür bekannt, enorme Auswirkungen auf Pflanzen und Pflanzengemeinschaften zu haben. Um sich vor ihnen zu schützen, haben Pflanzen eine große Palette von Abwehrmechanismen entwickelt. Zum einen haben sie morphologische Strukturen wie Dornen, Trichome oder mechanische Verstärkungen von Zellwänden entwickelt, die den Herbivoren das Fressen an diesen Pflanzen erschweren. Zum anderen können Pflanzen chemische Stoffe bilden, welche die Pflanzenfresser  direkt oder indirekt durch multitrophische Wechselwirkungen beeinflussen. Diese Stoffe können entweder konstitutiv gebildet oder durch Herbivorie induziert werden. Die Bildung dieser Stoffe und anderer Abwehrmechanismen ist eng mit anderen Pflanzenprozessen verbunden, da für ihre Bildung Ressourcen benutzt werden, die auch für Wachstum und Reproduktion nötig sind. Um den Einfluß von Herbivoren auf die Pflanzenchemie und deren Einfluß wiederum auf die Herbivoren zu untersuchen, nutzen wir Blattläuse, eine weit verbreitete Gruppe von saugenden Herbivoren. Unsere Hauptfragen sind dabei, wie sich die Pflanzenchemie auf die Fitness der Pflanzen sowie die der Blattläuse auswirkt. Des Weiteren versuchen wir zu klären, welche chemischen Stoffe dafür verantwortlich sind, daß bestimmte Pflanzen nur von bestimmten Blattläusen besiedelt werden. more >>>

Dr. Axel Schmidt

Unsere Projektgruppe beschäftigt sich mit Abwehrmechanismen von Koniferen als Reaktion auf Schädlingsbefall. Ein ökonomisch bedeutender Schädling für Koniferen ist der Borkenkäfer (Ips typographus) sowie der mit ihm symbiotisch lebende Blaufäulepilz (Ceratocystis polonic). Von ihnen werden vor allem Bäume, die älter als 40 Jahre sind, befallen. Dabei bohrt sich der Käfer zur Eiablage unter die Rinde. Käfer und Larven ernähren sich vom Kambium zwischen Borke und Bast und unterbrechen so die Nährstoffleitungen zwischen Wurzel und Nadel. Koniferen, zu denen die von uns hauptsächlich untersuchte Fichte (Picea abies) gehört, haben spezifische Abwehr-mechanismen gegen Schädlingsbefall entwickelt. Dazu gehört das Baumharz, das durch seine Inhaltsstoffe einem Nadelwald den typischen Geruch verleiht. Es wird in primären Harzkanälen gespeichert, um nach dem Befall sekundäre Harzkanäle zu bilden und dadurch die Schädlinge abzuwehren bzw. deren Verbreitung im Baum zu verhindern. Die im Harz enthaltenen Terpene wie Pinen, Limonen und Abietinsäure könnten also für die Resistenz gegen Borkenkäfer verantwortlich sein. Des Weiteren spielen eventuell auch phenolische Verbindungen wie Stilbene und Proanthocyanodine in der Abwehr eine Rolle. Um dies heraus-zufinden, untersuchen wir die Funktion dieser Verbindungen auf den Borkenkäfer, den großen Rüsselkäfer (Hylobius abietis) sowie die mit ihnen assoziierten Pilze und stellen transgene Fichten her, die Gene, die an der Abwehr der Fichte gegenüber Fraßfeinden beteiligten sein könnten, überexprimieren. more >>>

Dr. Almuth Hammerbacher

Pflanzen synthetisieren viele verschiedene giftige sekundäre Stoffwechselprodukte als Immunreaktion auf Pilz- und Bakterienbefall. Obwohl diese Verteidigungsstrategie bei der Abwehr von Pflanzenkrankheiten oftmals erfolgreich ist, haben einige Pathogene spezielle Anpassungen durchgemacht, die sie befähigen, giftige Reaktionen von sekundären Stoffwechselprodukten zu unterbinden. Baumarten produzieren eine beeindruckende Vielfalt von polyphenolischen Verbindungen, um sich gegen pathogene Angriffe zu verteidigen. Diese komplexen aromatischen Verbindungen sollen die Entwicklung von Mikroorganismen auf verschiedenartigen Wegen hemmen. Jedoch werden die Bäume trotz verstärkter Biosynthese einiger dieser giftigen Abwehrverbindungen in Reaktion auf Schädlingsbefall oft von krankheitsverursachenden Organismen besiedelt. Diese sind demnach gut an polyphenolische Verbindungen angepasst. Wir erforschen die Anpassungen an polyphenolische Verbindungen von Blaufäulepilzen (Art Ophiostomatales), die holzige Wirtsorganismen infizieren. Dazu haben wir bereits gezeigt, dass einige dieser Pilze spezielle Stoffwechselwege zum Abbau von giftigen sekundären Stoffwechselprodukten entwickelt haben, die von deren Wirtsorganismen als Abwehrverbindungen produziert werden. more>>>

Dr. Daniel Giddings-Vassao, Dr. Katharina Schramm

Pflanzen nutzen zahlreiche Strategien, um sich gegen Herbivoren zu verteidigen. Unter anderem bedienen sie sich eines großen Arsenals an chemischen Stoffen. Während viele dieser Verbindungen für uns Menschen harmlos und oft sogar angenehm würzig sind, haben sie auf viele kleine Herbivoren, beispielsweise Insekten, deutlich negative Auswirkungen in Wachstum und Entwicklung. Viele Herbivoren benutzen daher mehr oder weniger gut adaptierte biochemische Mechanismen, die die Giftigkeit solcher Pflanzenverbindungen entschärfen. Unsere Projektgruppe hat im Wesentlichen zwei Forschungsziele: erstens die Untersuchung adaptiver biochemischer Strategien, die es den Herbivoren ermöglichen, pflanzliche Gifte in ihrer Nahrung zu umgehen bzw. mit ihnen zurechtzukommen. Zweitens versuchen wir herauszufinden, durch welche Effekte auf Physiologie und Stoffwechsel der Herbivoren diese Verbindungen letztendlich toxisch sind. more >>>

Dr. Matthias Erb

Welche Faktoren bestimmen die Interaktion zwischen Pflanzenwurzeln und Herbivoren? Dies ist die Hauptfrage unserer Forschungsgruppe. Obwohl wurzelfressende Insekten zu den wichtigsten Schädlingen in der Landwirtschaft und der Natur zählen ist wenig bekannt über ihre Erfolgsstrategien. Auch wurden die Abwehrmechanismen der Pflanzen zwar in den Blättern untersucht, nicht aber in den Wurzeln. Unsere Forschungsgruppe nutzt einen interdisziplinären Ansatz in verschiedenen Pflanzen-Herbivoren Systemen um die bestimmenden Faktoren in diesem Zusammenhang aufzuklären. Durch die Verbindung von verschiedenen Techniken und Pflanzenmodellen erzeugen wir Wissen „vom Gen zum Ökosystem“ im natürlichen und landwirtschaftlichen Zusammenhang. more>>>