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Project Fungal Phytotoxin

PLANT CELL BIOLOGY OCTOBER 2019

We work on novel diseases in grapevine that spread as consequence of climate change. These diseases are caused by fungi that live in the wood, but these fungi also live in healthy grapes. They change from a nice endophyte into a dangerous killer, when the host plant is under stress (such as the two hot summers we had). We try to understand this in terms of chemical communication between host and pathogen that is disturbed. In fact, we were able to identify a plant signal that accumulates under stress and turns the harmless fungus into a deathly killer, and we have just now identified the toxin by which the fungus kills his host. This toxin might rather be a signal meaning "kill yourself" and the plant cells do what they are told, such that the fungus can eat their corpse, make sex and run away (produce spores). Programmed cell death (regulated suicide) is a necessary part of plant development, the fungus just shifts this out of context. Some of the mechanisms are known, for instance the induction of actin remodelling, the formation of a mitochondrial transition pore, or ordered breakdown of the DNA.

Your task is to find out, whether the toxin (we have a commercially available closely related molecule) is activating this type of "outplaced suicide", in other words: you should determine the mode of action of this phytotoxin.

more on our Vitifutur project (go to the pages on wood decaying fungi)

a paper on the mode of action of the commercially available trigger

Schützen nützt: Unser Wildrebenprojekt

Forschung_Stilbene
In unserer Wildrebensammlung haben wir Pflanzen entdeckt, die besonders schnell und stark Abwehrstoffe bilden und dadurch gegen Krankheiten resistent sind.
Vision
Unsere Vision: durch molekulare Züchtung die Abwehrkraft der Wildrebe in die anfällige Kulturrebe zurückbringen.

Worum geht es bei dieser Forschung?

Wir arbeiten für einen Nachhaltigen Weinbau auf evolutionsbiologischer Grundlage. Aus einem Artenschutzprojekt für die fast ausgestorbene Europäische Wildrebe (die Stammform unserer Kulturrebe) entstand unerwartet eine wertvolle genetische Resource, die nun für die Züchtung krankheitsresistenter Reben eingesetzt werden kann.

 

Wie ist die Idee entstanden?

Die Weinrebe ist sehr anfällig gegen Krankheitserreger, was großen Aufwand für den Pflanzenschutz mit sich bringt. Beispielsweise gehen etwa 70 % der Fungizidproduktion auf das Konto des Weinbaus. Die meisten dieser Erreger, wie etwa der Falsche Mehltau der Weinrebe (Plasmopara viticola) haben sich gemeinsam mit wilden Weinarten entwickelt, die offenbar gut mit diesem Erreger zurechtkommen. Aber Krankheiten sind nicht alles: durch den Klimawandel bringt neue Herausforderungen wie Trockenheit oder Bodenversalzung. Die Evolution hat viele dieser Probleme schon gelöst. Können wir der Natur also in die Trickkiste schauen?

Wir haben dafür im Botanischen Garten eine umfangreiche Sammlung von Wildreben aus aller Welt etabliert und untersuchen nun, mit welchen Strategien sich diese Pflanzen gegen Krankheiten und abiotischen Stress zur Wehr setzen und welche besonderen Genvarianten hierfür wichtig sind. Besonders wertvoll: unsere Sammlung der Europäischen Wildrebe, der Stammform unserer Kulturrebe. Diese Sammlung bildet die komplette genetische Vielfalt ab, die in Deutschland noch übrig ist, ein wertvoller Schatz.

 

Was ist unsere Vision?

Wir denken nicht, dass man mit einem Wundergen alle Probleme meistern kann. Wir denken eher, dass wir einen Werkzeugkasten voller Genvarianten benötigen, die wir dann für verschiedene Herausforderungen unterschiedlich kombinieren können. Der Weg der Wahl heißt molekulare Züchtung und hat nichts mit Gentechnik zu tun, denn man greift auf die natürliche Sexualität der Pflanze zurück: Die in den Wildreben gefundenen Genvarianten werden auf herkömmliche Weise in Kulturreben eingekreuzt. Man benutzt jedoch das molekulare Wissen, das von uns und vielen Kollegen in einer internationalen Anstrengung zusammengetragen wurde, um unter den Nachkommen einer solchen Kreuzung schnell und präzise diejenigen herauszusuchen, mit denen man dann weiterarbeiten will. Einen langen Atem braucht man dennoch - Weinreben brauchen einige Jahre, bis sie zum ersten Mal blühen, bis man also weiterzüchten kann. Für die ersten Kreuzungen unserer Wildreben mit Kultursorten, wächst jedoch schon eine umfangreiche Nachkommenschaft heran, die in ein paar Jahren für den nächsten Züchtungsschritt zur Verfügung steht.