Verbundforschungsprojekte (2019-2022)

Gefördert durch

Screening new to nature libraries of diterpenoids generated by synthetic biology for novel anti-tumor activities - COMBIOSCREEN

Prof. Dr. Alain Tissier (Leibniz Institut für Pflanzenbiochemie) in Kooperation mit PD Dr. Margret Köck  (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg)

Pflanzlich sekundäre Metaboliten sind immer noch eine sehr wichtige Quelle für Arzneimittel. Dies ist sowohl auf die enorm strukturellen Diversität dieser Substanzen als auch auf ihre Rolle in der Anpassung der Pflanzen an ihrer Umwelt zurück zu führen. Dennoch ist bisher nur ein kleiner Teil dieser Diversität untersucht und ausgeschöpft worden, weil viele Pflanzen noch nicht analysiert wurden und das Potenzial einzelner Pflanzenspezies, bisher unbekannte Substanzen zu produzieren, erst kürzlich anerkannt wurde. Die Verfügbarkeit von genomischen Sequenzen hat die Existenz von Stoffwechselwegen enthüllt, die nach den bisher durchgeführten Metaboliten-Analysen nicht vorausgeahnt werden konnten. Mit den neuen Sequenzierungstechnologien ist der Zugang zu diesem Schatz von neuen Enzymen einfacher geworden. Dennoch stellt die Zusammensetzung dieser Biokatalysatoren in funktionellen Stoffwechselwege eine große Herausforderung dar.

Terpene, mit über 50,000 Strukturen, stellen die zahlreichste Metaboliten-Klasse in Pflanzen dar. Sie sind u.a. als Aroma-, Duft- oder Arzneistoffe eingesetzt. Besonders Diterpene, die aus 20 Kohlenstoff bestehen, zählen mehrere aktive Stoffe in ihren Reihen. Taxol zum Beispiel wird seit über 20 Jahre als Anti-Tumor Wirkstoff benutzt und kürzlich wurde Ingenolmebutate als Arzneimittel gegen aktinische Keratose zugelassen. Die Biosynthese von Terpenen folgt einem modularen Muster, in dem die Terpen-Synthase den ersten Schritt katalysiert und dadurch die strukturelle Diversität erzeugt. Die Terpen-Gerüste sind dann oft an mehreren Stellen oxidiert, was von Cytochrom-P450 Monooxygenasen oder Dioxygenasen typischerweise durchgeführt wird. Hydroxyl-Gruppe können dann mit Glykosyl- oder Acyl-Gruppe konjugiert werden. Diese Modularität eignet sich besonders gut für die kombinatorische Biosynthese.

Das Ziel von dem COMBIOSCREEN Projekt ist es, Bibliotheken von pflanzlichen Genen, die für Diterpen-Synthase, -Oxidase und andere Terpen- modifizierenden Enzyme kodieren, zu generieren  und diese mit Hilfe der modularen Klonierungstechnologie Golden Gate zu kombinieren. Diese Kombinationen werden in Hefe transformiert und in hohem Durchsatz mit Massenspektrometrie analysiert. Extrakte von den Genkombinationen, die neue Diterpenen produzieren, werden dann auf ihre anti-Tumor Aktivität getestet. Die einzelnen Substanzen werden gereinigt und identifiziert und ihre anti-Tumor Aktivität durch eine Reihe weiterer Tests im Detail charakterisiert, um den Wirkungsmechanismus zu entschlüsseln. Während der drei Jahre des Projektes sind die Produktion und Testung von über 500 Diterpenen vorgesehen.

COMBIOSCREEN ist ein interdisziplinäres Projekt in dem zwei Forschungsgruppen mit komplementären Expertisen, AG Tissier (IPB) für die kombinatorische Biosynthese und AG Köck (MLU) für die Anti-Tumor Testung, zusammenarbeiten werden. Die Firma Biosolutions GmbH hat sich bereit erklärt, die weitere Verwertung der Ergebnisse zu übernehmen.

INDUCEPROT – Induzierte Anreicherung von rekombinanten Proteinen im Gerstenendosperm

Dr. Götz Hensel (Leibniz Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung) in Kooperation mit Prof. Dr. Marcel Quint  (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg)

Der Bedarf an hochwertigen rekombinanten Proteinen für pharmazeutische, diagnostische und industrielle Anwendungen ist stark ansteigend. Die Produktion erfolgt standardmäßig in tierischen, bakteriellen oder pilzlichen Zellkulturen, deren Anwendung allerdings oft aufgrund von hohen Produktions- und Investitionskosten zur Etablierung der zellulären Produktionssysteme stark limitiert sind. Pflanzen stellen gegenüber pro- und eukaryotischen Systemen in vielerlei Hinsicht ein sichereres, effizienteres und wirksameres Produktionssystem dar, da sie in der Lage sind auch komplexe Proteinmodifikationen durchzuführen. Allerdings ist die Ausbeute pflanzlicher Systeme bei vielen Zielproteinen noch nicht ausreichend, um mit mikrobiellen und tierischen Systemen konkurrieren zu können. Daher sollen in dem hier dargestellten Ansatz neuartige Techniken der Protein- und Pflanzenbiotechnologie kombiniert werden, um die Produktausbeute in pflanzlichen Systemen signifikant zu steigern. Unser Ansatz beruht auf der durch simple Temperaturwechsel auf- und abregulierbaren Produktion eines rekombinanten, endogenen Speicherproteins in Gerstenkörnern. Durch die gezielte Abregulierung des endogenen Proteins werden die zelleigenen Prozesse für die Akkumulation des gewünschten Zielproteins genutzt.  Projektziel ist die Generierung eines genetischen Hintergrundes für ein Proteinproduktionssystem, mit dessen Hilfe hochwertige diagnostische, pharmazeutische oder industrielle Zielproteine im Korn der Gerste (Hordeum vulgare) angereichert werden. Dazu wird eine Treiberlinie erstellt, die nach induzierender Behandlung die Akkumulation eines endogenen Speicherproteins im Endosperm zu Gunsten einer Anreicherung von exogenen Zielproteinen reprimiert. So soll eine erhöhte, gesteuerte Akkumulation des Zielproteins möglich werden. Die Treiberlinie mit gRNA/Cas9 ausgeschaltetem, endogenen Speicherprotein soll als genetischer Hintergrund eines Zweikomponentensystems eingesetzt werden, in dem die unter induzierenden Bedingungen gehemmte Anreicherung von rekombinanten Speicherprotein (Komponente 1) durch die eines Zielproteins (Komponente 2) ersetzt wird. Diese zweite Komponente führt zur Endosperm-spezifischen Expression und Akkumulation des Zielproteins in der Karyopse und füllt somit den Raum des „fehlenden“ Speicherproteins. Die ganze Reaktion findet im Endosperm statt, einem metabolisch hochaktiven, morphologisch abgeschlossenen Reaktionskompartiment – oder Bioreaktor. Diese Treiberlinie soll eine ergänzende Alternative zu bereits vorhandenen aber mitunter nur eingeschränkt einsetzbaren Verfahren, wie transienter Tabakexpression sowie Expression in pflanzlichen Zellkulturen oder in Plastiden, bereitstehen. In diesen Systemen können sich Einschränkungen durch Kontaminationen durch Krankheitserreger oder Allergene ergeben, die zur späteren Anwendung der Zielproteine aufwendig herausgereinigt werden müssen. In Prokaryoten fehlen posttranslationale Modifikationen, die oft für die Funktion des Wirkproteins essentiell sind. Durch Wahl der Kultivierungsbedingungen der Gerste kann zwischen Vermehrungs- oder Produktionsanbau unterschieden werden.

MAGIC-RESIST – Identifikation effektiver Resistenzen gegen Roste und Fusarium in der MAGIC-WHEAT Population WM-800

Prof. Dr. Klaus Pillen und Dr. Wiebke Sannemann (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg in Kooperation mit Prof. Dr. Frank Ordon und Dr. Albrecht Serfling (Julius Kühn-Institut)

Weizen ist mit ca. 215 Millionen Hektar eine der am meist angebauten Kulturpflanzen weltweit. Jedoch führt der Befall von Weizen durch Pathogene, wie Fusarium und Roste (Puccinia ssp), die zu den 5 bedeutendsten pathogenen Pilzen zählen, mit bis zu 23% zu erheblichen Ertragsverluste in Westeuropa. Daher ist die Identifikation und Lokalisation von quantitative trait loci (QTLs) und Genen von neuen, quantitativen Pathogenresistenzen die Grundlage für die Bereitstellung der erhöhten Weizennachfrage für menschliche und tierische Ernährung sowie als nachwachsender Rohstoff in den Non-Food Anwendungsbereichen.

Das Netzwerk MAGIC-RESIST, bestehend aus den wissenschaftlichen Partner MLU und JKI, den Weizenzüchtern KWS, RAGT 2n, Secobra und Syngenta sowie der Forschungs- und Züchtungsallianz proWeizen, widmet sich der Erforschung und Anwendung von multi-und hyperspektralen Aufnahmen zur frühzeitigen Erkennung und Differenzierung von Pathogenbefall im Freiland in der multi-parentalen Weizenpopulation WM-800 sowie der Lokalisation von QTLs und Resistenzgenen mittels genomweiter Assoziationsstudien.

Im Freiland werden bei den Partnern MLU und JKI die Genotypen mit drei Pathogenen, Gelbrost, Braunrost und Ährenfusarium, inokuliert und bonitiert. Am Standort MLU wird der Krankheitsverlauf zusätzlich mittels drohnengesteuerter Multispektralkamera zu mehreren Zeitpunkten erfasst. Kontrastierende Genotypen werden selektiert und unter kontrollierten Bedingungen mit einer Hyperspektralkamera erfasst (JKI). Zur Datenverifizierung wird der DON-Gehalt via ELISA ermittelt. Der krankheitsverlauf der Roste wird zusätzlich mittels eines Macrobot-Systems im Hochdurchsatzverfahren mikro-und makroskopisch erfasst. Die erhobenen Spektraldaten, die Bonituren, sowie die Ergebnisse der DON-Bestimmung und die hochauflösenden Daten des Macrobot werden statistisch verrechnet. Dabei wird die Assoziation der allelischen Variation der SNPs mit der quantitativen Variation der Merkmalsausprägung der Genotypen für jeden Krankheitsbefall und für die unterschiedlichen Erhebungsmethoden berechnet und verglichen, um QTLs und Gene, die für eine (quantitative) Pathogenresistenz verantwortlich sind zu lokalisieren und resistente Genotypen zu identifizieren.

Diese Genotypen stehen den assoziierten Züchtern zu Verfügung und werden in deren Resistenzzuchtprogramm aufgenommen. Des Weiteren ermöglichen die gewonnenen Ergebnisse aus dem MAGIC-RESIST Netzwerk (1) präzisere Phänotypisierung von Kulturpflanzen, (2) die Anwendung spektraler Hochdurchsatzphänotypisierung zur Detektion von Pflanzenkrankheiten im züchterischen Betrieb, (3) schnelle Selektion von resistenten Genotypen in Kombination mit markergestützter Selektion, (4) die direkte Anmeldung von resistenten Sorten aus der WM-800, (5) die Entwicklung von KASP-Markern zur markergestützten Selektion aus den identifizierten QTLs.

Development of new phytoeffectors reducing drought stress (Phytoeffectors)

Prof. Dr. Ludger Wessjohann (Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie) in Kooperation mit Prof. Dr.  Edgar Peiter (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg)

Trockenheit, vor allem in Frühjahr und Sommer, ist in der Landwirtschaft der bedeutendste Faktor für Ertragsverluste. Die Anwendung von Phytoeffektoren ist ein möglicher Weg die Ertragsstärke der Pflanzen zu erhöhen. Phytoeffektoren sind kleine Molekülen, welche die Reaktion der Pflanze auf externe Stimuli wie Trockenheit verändern. Dabei ist keine genetische Manipulation der Pflanzen nötig, die Anwendung erfolgt temporär und lokal, ist für verschiedene Nutzpflanzen anwendbar und die bekannten Methoden zur Ausbringung von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln können verwendet werden. Die Entwicklung von neuen Phytoeffektoren, die unseren Nutzpflanzen helfen Trockenperioden besser zu überstehen, ist ein wichtiger Schritt um Erträge zu verbessern und es wird erwartet, dass dies ein Milliarden-Euro-Markt wird.

Die Reaktionen von Pflanzen auf Trockenstress sind unterschiedlich, aber die meisten verwenden das Pflanzenhormon Abscisinsäure (ABA) um einen Teil ihrer Reaktionen zu regulieren. Unter Trockenstress steigen die internen Konzentrationen von ABA und führen zum Schließen der Spaltöffnungen, ändern das Genexpressionsmuster und lassen die Pflanze eine Stressphase überleben. Experimente mit gentechnisch veränderten Pflanzen zeigen, dass durch eine Verzögerung des ABA-Abbaus eine verstärkte Trockenstresstoleranz entsteht. Das für den ABA-Abbau verantwortliche Protein CYP707A kann aber auch durch kleine Moleküle inhibiert werden und die Pflanzen sind dann ebenfalls trockenstresstoleranter. Die Auswahl an bekannten Phytoeffektoren gegen Trockenstress ist klein, der Bekannteste (Imidacloprid, ein Insektizid) ist wegen seiner Nebeneffekte kritisch zu sehen.

In unserer vorhergehenden Forschung konnten durch virtuelles screening mit einem CYP707A-Modell neue Strukturen, die noch nicht als Pflanzenschutzmittel bekannt sind, gefunden werden. Diese Verbindungen zeigten in einem Trockenstressassay mit Weidelgras einen deutlichen positiven Effekt auf die Pflanzen.

Das Ziel dieses Projektes ist die Validierung der molekularen Zielstruktur und die Weiterentwicklung der anfänglichen Verbindungen (Screening-„Hits“) in Leitstrukturen mit Entwicklungspotential für den Pflanzenschutz. Zur strukturellen Optimierung werden Methoden der medizinischen Chemie (Computermodelle und Synthese von Derivaten), der analytischen und der Pflanzenbiochemie verwendet. Mit Hilfe eines neuen in vitro Enzymassays sowie verschiedenen Trockenstressassays mit ganzen Pflanzen (Weidelgras und Gerste) sollen die Aktivität, die Löslichkeit und die Aufnahme über das Blatt verbessert werden. Die Messung dieser Verbindungen in Wurzel und Spross führt zu zusätzlichen Informationen. Solche Aufnahme- und Verteilungs-Messungen („ADMET“) stellen ein bisher wenig systematisch behandeltes Gebiet der Pflanzenforschung dar. Schlussendlich erwarten wir eine neue Leitstruktur, optimiert für die Anwendung an der Pflanze, welche weiterentwickelt werden kann für die Feldanwendung, Registrierung und Produktion.

Weed control by biological compounds identified in necrotizing plant pathogenic fungi (WOLF)

Prof. Dr. Holger Deising und Prof. Dr. René Csuk (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg) in Kooperation mit Dr. Norbert Arnold (Leibniz Institut für Pflanzenbiochemie)

Kontrolle von Unkräutern durch herbizide Substanzen aus nekrotisierenden pflanzenpathogenen Pilzen

Im globalen Maßstab variieren die potenziellen Verluste in der Pflanzenproduktion von 50% im Weizen bis zu mehr als 80% in der Baumwolle. Unter den Schaderregern verursachen die Unkräuter und -gräser mit 34% die größten Verluste. Aufgrund dieser enormen Zahl ist es nicht erstaunlich, dass erwartet wird, dass der globale Herbizidmarkt bis zum Jahr 2022 insgesamt $34.1 Milliarden erreichen wird. Die kontroversen Diskussionen um das Risiko, das von chemisch-synthetischen Herbiziden (z.B. Glyphosat) ausgeht, erklären den Wunsch nach einer bio-kompatiblen Unkrautbekämpfung. In der Tat sind die Umsätze im Bereich der Bio-Herbizide mit einer jährlichen Wachstumsrate (23.5% im Vorhersagezeitraum 2016 - 2022) erheblich. In dem hier vorgeschlagenen Projekt werden wir hochgradig destruktive pflanzenpathogene Pilze verwenden, um neue biokompatible herbizide Leitstrukturen zu identifizieren. Diese Strukturen werden zur Optimierung ihrer Wirkung chemisch modifiziert.

Verbundforschungsprojekte (2016-2019)

Gefördert durch

Ethik und Ökonomik moderner Agrarmythen (AGRIMYTHS)

Prof. Dr. Ingo Pies und Dr. Stefan Hielscher (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg) in Kooperation mit PD Dr. Vladislav Valentinov (Leibniz Institut für Agrarentwicklung in Transformationsökonomien)

In Politik, Öffentlichkeit und Wissenschaft herrscht eine übereinstimmende Vision vor, dass die landwirtschaftliche Produktion in Deutschland (und weltweit) an umfassend verstandenen Nachhaltigkeitskriterien auszurichten ist. Dies schließt Umwelt- und Klimaschutz ebenso ein wie die verantwortungsvolle Nutzung von natürlichen Ressourcen, die Erhaltung der Biodiversität, den Verbraucherschutz, aber auch die globale Ernährungssicherheit und die Anpassungsfähigkeit der Agrarsysteme an veränderte Verbrauchergewohnheiten. Ein wesentliches Hindernis für eine solche inhaltliche Vision nachhaltiger Agrarsysteme besteht darin, dass die moralische Engführung öffentlicher und politischer Diskurse über landwirtschaftliche Produktion den Blick auf mögliche Lösungsoptionen verstellen kann (=„landwirtschaftliche Mythen“). Zur Überwindung dieses Hindernisses untersucht das Projekt landwirtschaftliche Mythen aus ethischer und (agrar)ökonomischer Sicht mit dem Ziel, einen breiten Nachhaltigkeitsfokus zu ermöglichen, um blinde Flecke identifizieren und aufhellen zu können. Mit dieser Ausrichtung leistet das Projekt einen wissenschaftlichen Beitrag zur Aufklärung öffentlicher Kommunikationsprozesse, indem es die Mythen über Agrarproduktion identifiziert und auf diese Weise die gesellschaftlichen Diskurse stärker auf eine erfolgreiche Umsetzung des Anliegens nachhaltiger Entwicklung ausrichtet.

Die Schwerpunkte des Forschungsprojekts liegen auf folgenden Aspekten:

  • Identifikation von Herausforderungen landwirtschaftlicher Produktion und Innovation in Form einer Diskursanalyse aktueller öffentlicher Debatten. Hierzu werden Zeitschriften- und Tageszeitungsbeiträge untersucht, die in führenden deutschen und internationalen Print- und Online-Medien in den letzten Jahren veröffentlicht wurden.
  • Identifikation von verbreiteten moralischen Vorstellungen und ggf. Engführungen über Landwirtschaft, landwirtschaftliche Produktion und Innovation. Zu diesem Zweck werden zusätzlich Experteninterviews mit relevanten Akteuren und Organisationen im landwirtschaftlichen Sektor durchgeführt, u.a. mit Verbänden der konventionellen und ökologischen Landwirtschaft, NGOs und Experten aus Politik, Wissenschaft und Medien. Die Interviewleitfäden beinhalten offene Fragen im Hinblick auf die moralischen Dimensionen landwirtschaftlicher Produktion, z. B. hinsichtlich der Lebensmittelsicherheit und der Förderung(swürdigkeit) von Kleinbauern.
  • Untersuchung der im Rahmen der Diskursanalyse und der Interviewanalyse erhobenen Textdaten mit Hilfe innovativer Methoden der qualitativen empirischen Analyse. Hierzu werden statistische Verknüpfungen und Kausalbeziehungen zwischen den identifizierten moralischen Konzepten erhoben und als ‚mentale Landkarte’ der Probanden interpretiert. Sie offenbaren die Muster moralischer Argumentation und werden dazu verwendet, moralische Argumente zu klassifizieren und einer weiterführenden Semantikanalyse zuzuführen.

Hier finden Sie einen Aufsatz zum Forschungsvorhaben auf den Seiten des Forums Wirtschaftsethik.

 

Gefördert durch
BEP – Gersten Epigenom Plattform
(Design by B. Jannack and K. Humbeck)
(Design by B. Jannack and K. Humbeck)

Prof. Dr. Klaus Humbeck (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg), Dr. Niels Stein und Dr. Martin Mascher (Leibniz Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung)

Industriepartner: Saaten-Union Biotec GmbH

Pflanzen entwickeln sich in einer sich ständig ändernden Umwelt. In dem Kampf ums Überleben auch bei widrigen Umweltbedingungen sind einige Pflanzen viel besser gewappnet als andere. Die Fähigkeit von Nutzpflanzen, Abwehr- und Schutzmechanismen gegen Stressbedingungen auszubilden, bestimmt im Endeffekt den Ertrag. Bei einer rasant wachsenden Weltbevölkerung, die ernährt werden muss, und bei sich gleichzeitig z.B. durch den Klimawandel verschlechternden Umweltbedingung, gewinnen Ansätze zur gezielten Züchtung toleranter Sorten, die auch bei Stressbedingungen hohe Erträge gewährleisten, eine immense ökonomische Bedeutung. Wir müssen deswegen von der Natur lernen, wie manche Pflanzen eine effiziente Toleranz gegen Stressbedingungen aufbauen können, um dann diese neuen Erkenntnisse in der Züchtung nutzen zu können. Da die pflanzlichen Stressantworten im Wesentlichen von der koordinierten und hoch regulierten Expression der richtigen Gene zur richtigen Zeit abhängig sind, ist das Verständnis der regulatorischen Mechanismen eine Grundvoraussetzung für solche gezielten Züchtungsansätze. Aufregende, neuere Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass die Regulation der Genexpression gerade auch unter Stressbedingungen einer übergeordneten, sogenannten epigenetischen Kontrollebene unterliegt, die über die dreidimensionale Umstrukturierung der Verpackung der DNA-basierten Gene im Chromatin der Zellkerne funktioniert. Diese epigenetischen Faktoren scheinen eine höhere Kontrollebene bei der pflanzlichen Entwicklung auch unter Stressbedingungen zu bilden und sind somit hochinteressante Forschungsziele bei der Pflanzenzüchtung.

Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, bei Nutzpflanzen solche epigenetischen Kontrollfaktoren zu identifizieren, die die pflanzliche Leistungsfähigkeit auch bei Stressbedingungen absichern. Wir wollen in Sachsen-Anhalt eine Epigenom-Plattform für Getreidepflanzen etablieren, die die genomweite und räumliche Identifizierung von epigenetischen Markierungen (hauptsächlich Histon- und DNA-Modifizierungen) in den Zellkernen der Nutzpflanzen ermöglicht. Dazu kombinieren wir die Expertise der beteiligten Labore bei molekularbiologischen, pflanzenphysiologischen, biochemischen, epigenetischen und bioinformatischen Ansätzen. In unserem ersten Ansatz konzentrieren wir uns auf die Prozesse der durch Trockenstress ausgelösten Blattseneszenz, was weltweit die Ursache für enorme Ertragseinbußen ist. Unser längerfristiges Ziel ist aber, diese Epigenom-Plattform für ganz unterschiedliche agronomisch relevante Fragestellungen einzusetzen, um so im Verbund mit Züchtern die Leistungsfähigkeit der Nutzpflanzen-Epigenom-Plattform universell bei der Züchtung leistungsstarker und umwelttoleranter Sorten einsetzen zu können.

Reine hydrophilisierte Phytosterol-Derivate – Von Abfallströmen der Zellstoffindustrie zu hochpreisigen Aromastoffen (Dulcesterol)
© Fraunhofer CBP

Prof. Dr. Ludger Wessjohann (Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie) und Gerd Unkelbach (Fraunhofer CBP)

Industriepartner:Zellstoff Stendal GmbH, Symrise AG

Phytosterole und -sterine sind in allen Pflanzen enthalten. Eine ökonomisch interessante Quelle sind Nebenprodukte der Zellstoffindustrie. Sie finden zunehmend Interesse als Ausgangsstoffe, z.B. in Diätmargarinen (Becel® etc.) aufgrund ihrer Cholersterol-senkenden Eigenschaften. Heutzutage überwiegend aus Soja gewonnen, eröffnet eine Extraktion und Aufreinigung aus Nebenströmen der Zellstofferzeugung einen lukrativen, alternativen Zugang zu diese Verbindungen. Viele Anwendungen mit noch höheren Margen, z.B. im Pharma-, Kosmetik-, oder Aromenbereich sind nach selektiver Gewinnung von Reinsubstanzen und Modifikation denkbar, insbesondere nach Hydrophilisierung in bestimmten Bereichen des Moleküls.

Um Phytosterine und -Derivate herstellen zu können, konzentriert sich das Projekt auf: (1.) Analyse und Reinigung von Phytosterin-Mischungen aus lokalen Fabriken und (2.) Konversion geeigneter Substanzen durch selektive katalytische Prozesse, vor allem biokatalytische oder fermentative Prozesse zu höherpreisigen Derivaten. Ein besonderer Schwerpunkt wird auf Phytosterine mit definiert oxidierten Positionen gelegt, da diese hydrophilisierte Derivate Zwischenprodukte für (Pflanzen-), Hormone und Medikamente haben.

Daher sind die einzelnen Ziele:

  • Entwicklung einer Methode zur schnellen qualitativen und quantitativen Analyse von Tallöl und anderen potenziellen Sterin-haltigen Stoffströmen mit Hauptaugenmerk auf Di-und Triterpene.
  • Entwicklung einer Methode zur Identifizierung von ungesättigten und oxidierten Mustern dieser Triterpenen, idealerweise in der Ausgangsmischung. Auswahl von Hauptfraktionen.
  • Entwicklung einer Reinigungsmethode für die ausgewählten Moleküle
  • Skalierung deren Gewinnung
  • Entwicklung biokatalytischer, fermentativer oder chemischer Verfahren zur selektiven Oxidation oder anderweitiger Modifikation.
  • Skalierung der modifizierten Sterolherstellung
  • Gewinnung von Bioaktivitäts-Profilen für diese neuartigen Sterole
Pathogen resistance achieved by plant-induced silencing of fungicide target genes (PARASIT)

Dr. Jochen Kumlehn (Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research) and
Prof. Dr. Holger B. Deising (Martin-Luther-University Halle-Wittenberg)

Industriepartner: KWS Saat SE

Innovativer Pflanzenschutz, besonders gegen phytopathogene Pilze, wie dem wichtigen Maispathogen Colletotrichum graminicola, ist unverzichtbar. Eine Möglichkeit zur Kontrolle von Schaderregern ist die wirtsinduzierte Geninaktivierung. Dabei produziert der Wirt doppelsträngige RNA, welche vom Pathogen aufgenommen wird und dort die Transkriptmenge von Genen reduziert. Ziel dieses Projektes ist die Ausstattung von Mais mit Transgenen, deren Produkte sich spezifisch gegen Fungizid-Zielgene in C. graminicola richten und so dessen Virulenz negativ beeinflussen.

Neben der Erzeugung Colletotrichum-resistenter Pflanzen sollen durch zielsequenzspezifische Mutagenese unter Verwendung RNA-vermittelter Cas-Endonuklease pilzliche Zielgene auf ihre Eignung für RNAi hin evaluiert werden.