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Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften, Abteilung Biochemie der Pflanze durchgeführt. Zum Schutz der Kulturart Raps vor Schadinsekten soll im Rahmen von InRaps überprüft werden, ob auf Basis biologischer Lösungsansätze eine Alternative zum chemischen Pflanzenschutz gefunden werden kann. Konkret handelt es sich hierbei um die Identifikation und Erforschung einer umweltfreundlichen Saatgutbehandlung (USB), die in den ersten sechs bis acht Wochen nach der Aussaat von Raps zu einer Abwehr gegen die Kleine Kohlfliege und den Rapserdfloh führt. Das Vorhaben beinhaltet Labor- und Feldversuche und soll in Zusammenarbeit der Unternehmen NPZi und WvB mit den Abt. Agrarentomologie und Biochemie der Pflanze der Universität Göttingen erfolgen. NPZi und WvB führen Behandlungen (Beizung) von Rapssaat mit div. Substanzen und Organismen durch, die als aussichtsreiche umweltfreundliche Saatgutbehandlungen (USB) gegen Schadinsekten identifiziert wurden. In Keimungs- und Triebkraft-Untersuchungen werden die USB auf Pflanzenverträglichkeit hin untersucht. Bei entsprechender Eignung werden Pflanzen aus Saatgut mit USB angezogen und in Biotests mit der Kleinen Kohlfliege und dem Rapserdfloh am Institut für Agrarentomologie (Universität Göttingen) konfrontiert. Kombiniert wird dieser Ansatz mit exot. Raps-Linien, die eine mögliche genetische Resistenz besitzen. Varianten mit verminderten Frassschäden im Biotest werden in der Abt. für Biochemie der Pflanze (Universität Göttingen) mittels ungerichteter und gerichteter Metabolomanalysen charakterisiert, um biochemische Mechanismen zu identifizieren. Wurde die Wirksamkeit einzelner USB im Labor bestätigt, führen die NPZi und WvB mehrjährige Feldprüfungen mit den USB an fünf Standorten zur Frühjahrs- und Herbstaussaat durch, um die Wirksamkeit der USB zu verifizieren. Erfolgreiche USB werden abschließend im Labormaßstab bei der NPZi optimiert und für den Produktionsmaßstab vorbereitet.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Albrecht-von-Haller Institut für Pflanzenwissenschaften, Abteilung Zellbiologie der Pflanze durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Forstbotanik und Baumphysiologie durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Phytopathologie durchgeführt. 'Priming' erlaubt Pflanzen, bei Stress-Situationen schneller und stärker zu reagieren. In der Landwirtschaft wird von diesem Phänomen für den Pflanzenschutz profitiert. Heute kennen wir eine Vielzahl von kleinen Molekülen, die diesen Zustand induzieren. Zusätzlich kann auch das Mikrobiom Priming-induzierende Eigenschaften aufweisen. Es gibt klare Hinweise auf kultivarspezifische Variationen der Fähigkeit, den Priming-Zustand zu induzieren. Allerdings fehlen noch Ansätze, das Priming mit Hilfe des pflanzenassoziierten Mikrobioms zu induzieren oder die Kapazität von Priming für die Pflanzenzucht zu verbessern. Das Ziel von PrimedPlant ist es, detaillierte Informationen über Priming in Gerste zu gewinnen. Um unsere Ziele zu erreichen, werden wir die Physiologie von Priming in Gerste und die Priming-induzierenden Kapazitäten von Boden-Mikroorganismen untersuchen. Die Priming-Kapazität wird durch eine Quantifizierung der Resistenz gegenüber phytopathogenen Pilzen und Nematoden bewertet. Darüber hinaus werden wir eine Reihe von genetisch diversen Gerste-Kultivaren auf die Fähigkeit zur Priming-Induktion prüfen und genomweite Assoziationsstudien durchführen. Dank dieser Strategie erwarten wir, Gerste-Kultivare mit besonders hoher Kapazität, Priming als Reaktion auf mikrobielle Gemeinschaften in Boden zu induzieren, und jene Mitglieder von mikrobiellen Gemeinschaften zu identifizieren, die zum Priming-Phänomen beitragen.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. 'Priming' erlaubt Pflanzen, bei Stress-Situationen schneller und stärker zu reagieren. In der Landwirtschaft wird von diesem Phänomen für den Pflanzenschutz profitiert. Heute kennen wir eine Vielzahl von kleinen Molekülen, die diesen Zustand induzieren. Zusätzlich kann auch das Mikrobiom Priming-induzierende Eigenschaften aufweisen. Es gibt klare Hinweise auf kultivarspezifische Variationen der Fähigkeit, den Priming-Zustand zu induzieren. Allerdings fehlen noch Ansätze, das Priming mit Hilfe des pflanzenassoziierten Mikrobioms zu induzieren oder die Kapazität von Priming für die Pflanzenzucht zu verbessern. Das Ziel von PrimedPlant ist es, detaillierte Informationen über Priming in Gerste zu gewinnen. Um unsere Ziele zu erreichen, werden wir die Physiologie von Priming in Gerste und die Priming-induzierenden Kapazitäten von Boden-Mikroorganismen untersuchen. Die Priming-Kapazität wird durch eine Quantifizierung der Resistenz gegenüber phytopathogenen Pilzen und Nematoden bewertet. Darüber hinaus werden wir eine Reihe von genetisch diversen Gerste-Kultivaren auf die Fähigkeit zur Priming-Induktion prüfen und genomweite Assoziationsstudien durchführen. Dank dieser Strategie erwarten wir, Gerste-Kultivare mit besonders hoher Kapazität, Priming als Reaktion auf mikrobielle Gemeinschaften in Boden zu induzieren, und jene Mitglieder von mikrobiellen Gemeinschaften zu identifizieren, die zum Priming-Phänomen beitragen.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) - Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik durchgeführt. 'Priming' erlaubt Pflanzen, bei Stress-Situationen schneller und stärker zu reagieren. In der Landwirtschaft wird von diesem Phänomen für den Pflanzenschutz profitiert. Heute kennen wir eine Vielzahl von kleinen Molekülen, die diesen Zustand induzieren. Zusätzlich kann auch das Mikrobiom Priming-induzierende Eigenschaften aufweisen. Es gibt klare Hinweise auf kultivarspezifische Variationen der Fähigkeit, den Priming-Zustand zu induzieren. Allerdings fehlen noch Ansätze, das Priming mit Hilfe des pflanzenassoziierten Mikrobioms zu induzieren oder die Kapazität von Priming für die Pflanzenzucht zu verbessern. Das Ziel von PrimedPlant ist es, detaillierte Informationen über Priming in Gerste zu gewinnen. Um unsere Ziele zu erreichen, werden wir die Physiologie von Priming in Gerste und die Priming-induzierenden Kapazitäten von Boden-Mikroorganismen untersuchen. Die Priming-Kapazität wird durch eine Quantifizierung der Resistenz gegenüber phytopathogenen Pilzen und Nematoden bewertet. Darüber hinaus werden wir eine Reihe von genetisch diversen Gerste-Kultivaren auf die Fähigkeit zur Priming-Induktion prüfen und genomweite Assoziationsstudien durchführen. Dank dieser Strategie erwarten wir, Gerste-Kultivare mit besonders hoher Kapazität, Priming als Reaktion auf mikrobielle Gemeinschaften in Boden zu induzieren, und jene Mitglieder von mikrobiellen Gemeinschaften zu identifizieren, die zum Priming-Phänomen beitragen.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz durchgeführt. 'Priming' erlaubt Pflanzen, bei Stress-Situationen schneller und stärker zu reagieren. In der Landwirtschaft wird von diesem Phänomen für den Pflanzenschutz profitiert. Heute kennen wir eine Vielzahl von kleinen Molekülen, die diesen Zustand induzieren. Zusätzlich kann auch das Mikrobiom Priming-induzierende Eigenschaften aufweisen. Es gibt klare Hinweise auf kultivarspezifische Variationen der Fähigkeit, den Priming-Zustand zu induzieren. Allerdings fehlen noch Ansätze, das Priming mit Hilfe des pflanzenassoziierten Mikrobioms zu induzieren oder die Kapazität von Priming für die Pflanzenzucht zu verbessern. Das Ziel von PrimedPlant ist es, detaillierte Informationen über Priming in Gerste zu gewinnen. Um unsere Ziele zu erreichen, werden wir die Physiologie von Priming in Gerste und die Priming-induzierenden Kapazitäten von Boden-Mikroorganismen untersuchen. Die Priming-Kapazität wird durch eine Quantifizierung der Resistenz gegenüber phytopathogenen Pilzen und Nematoden bewertet. Darüber hinaus werden wir eine Reihe von genetisch diversen Gerste-Kultivaren auf die Fähigkeit zur Priming-Induktion prüfen und genomweite Assoziationsstudien durchführen. Dank dieser Strategie erwarten wir, Gerste-Kultivare mit besonders hoher Kapazität, Priming als Reaktion auf mikrobielle Gemeinschaften in Boden zu induzieren, und jene Mitglieder von mikrobiellen Gemeinschaften zu identifizieren, die zum Priming-Phänomen beitragen.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Zentrum Informatik, Statistik und Epidemiologie, Institut für Bioinformatik durchgeführt. Ziel des Projekts ist es, eine integrierte Teststrategie (ITS) für die Risikobewertung von humaner Atemwegs-Toxizität als Ersatz für Tierversuche zu entwickeln. Es werden Chemikalien mit unterschiedlicher Wirkungsweise ausgewählt und mit zellulären menschlichen in vitro Systemen getestet, um Routen-spezifische Biomarker zu identifizieren. Genomweite Transkriptom-Analysen nebst Data-Mining und QSAR Prognosen werden in diesen Modellen ausgeführt und mit Methoden der Bioinformatik ausgewertet. Ferner werden strukturell verwandte Chemikalien getestet, um die Möglichkeit zu untersuchen, ob das Testsystem cross reads unterstützt. Das Institut für Bioinformatik an der UMG beteiligt sich an WP 1: Identifizierung von 3 Verbindungen mit unterschiedlichen Wirkmechanismus und jeweils 2 'ähnlichen' Verbindungen durch Datenbank-Recherchen und Transkriptom-Analysen; hier wird in erster Linie das regulatorische Netzwerk der in Frage stehenden Zelltypen beigesteuert (s. WP5), auf dessen Grundlage Partner 6 (geneXplain) Schlüsselregulatoren für die weitere Analyse und Selektion identifiziert. Der Hauptbeitrag liegt bei WP5: Identifizierung der relevanten toxischen Mechanismen und Entwicklung eines ITS-Konzepts: Integration und upstream-Analyse der Transkriptom-Daten, Identifizierung von potentiellen Master-Regulatoren und Biomarkern. Es werden regulatorische Netzwerke konstruiert (Task 5.1.1). Darüber hinaus wird Input zu allen weiteren Aufgaben in WP5 geleistet.

GABI RYE-EXPRESS: Establishing a high-density transcript map in rye based on stress-induced genes

Das Projekt "GABI RYE-EXPRESS: Establishing a high-density transcript map in rye based on stress-induced genes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Roggen zeichnet sich durch eine hohe Toleranz gegenüber abiotischen Stressfaktoren wie Trockenheit, Frost und Nährstoffmangel aus. Fehlende Genomsequenzinformationen haben bisher die Erforschung und Nutzung des genetischen Potentials erschwert, das für die Pflanzenzüchtung und Verbesserung der Sorten vorteilhaft wäre. Schwerpunkt des Projekts ist die Nutzung des genetischen Potentials durch Schaffung von Ressourcen für die funktionale Genomanalyse in Roggen. Hierzu wurden die Transkriptome von fünf Winterroggen-Inzuchtlinien mit Roche 454 Sequenziertechnik sequenziert. Durch Assemblierung der 'expressed sequence tags' (ESTs) wurde eine umfangreiche EST-Ressource geschaffen, die einen großen Anteil der exprimierten Gene im Roggen repräsentiert. In einer zweiten Assemblierung wurden Sequenzpolymorphismen zwischen den Inzuchtlinien identifiziert. Diese wurden zur Entwicklung von Mikrosatellitenmarkern ('simple sequence repeats', SSRs) und SNPs ('single nucleotide polymorphisms') genutzt. Es wurde ein SNP Genotypisierungsarray mit über 5000 SNP-Markern für die Hochdurchsatz-Genotypisierung erstellt. Diese SNP-Marker wurden in zwei spaltenden Nachkommenschaften im Roggengenom kartiert und damit eine hochdichte Trankriptkarte für Roggen erstellt. Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, um detaillierte Analysen des Roggengenoms im Vergleich zu anderen Getreidearten und Referenzgenomen von Gräserarten wie Brachypodium, Sorghum und Reis durchzuführen. Dies erlaubt neue Einblicke in die Genomstruktur und Genomevolution des Roggens. Der SNP-Array wird auch genutzt, um populationsgenetische Parameter in diversen Roggenlinien zu erfassen und das Ausmaß des Kopplungsungleichgewichts zu bestimmen. Mit Hilfe der neu entwickelten Ressourcen für die Genomanalyse in Roggen werden genombasierte Zuchtstrategien in Roggen ermöglicht.

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