EXC 1028:  Exzellenzcluster für Pflanzenwissenschaften - Von komplexen Eigenschaften zu synthetischen Modulen

• Fachliche Zuordnung: Pflanzenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 194465578

Autotrophe, also sich selbst ernährende Pflanzen erhalten das Leben auf der Erde durch die Umwandlung von Lichtenergie, Wasser und CO2 in chemische Energie. Die Erderwärmung und eine weiter wachsende Weltbevölkerung begrenzen jedoch zunehmend die für den Pflanzenanbau erforderlichen Ressourcen wie Ackerland, Wasser und Nährstoffe. Deshalb werden innovative Strategien für eine nachhaltige Pflanzenproduktion benötigt, die auf einem grundlegenden Verständnis der Mechanismen pflanzlicher Anpassung an schwierige Umweltbedingungen beruhen. Zugang zu diesen Mechanismen erlangen wir durch Analyse der vorhandenen natürlichen und züchterisch hervorgebrachten genetischen Variation. Diese ermöglicht es Pflanzen und den mit ihnen interagierenden Mikroorganismen, fast sämtliche Lebensräume der Erde zu besiedeln. Ziel dieses Exzellenzclusters ist, die grundlegenden Mechanismen von vier komplexen Merkmalen zu entschlüsseln, die für ein ressourceneffizientes Pflanzenwachstum essenziell sind: (1) Ein- und Mehrjährigkeit pflanzlichen Wachstums, (2) C4-Photosynthese, (3) genetische und (4) metabolische Mechanismen der Interaktionen von Pflanzen mit ihrer Mikroflora. Diese komplexen Merkmale sind während der Evolution der Blütenpflanzen wiederholt entstanden und wieder verloren gegangen - ein Hinweis auf eine begrenzte Anzahl der zugrunde liegenden Gene. Dies erlaubt die Entwicklung von Modellen, die die genetischen Grundlagen der vier Merkmale beschreiben. Diese Modelle werden durch die Übertragung von Genen und genregulatorischen Netzwerken auf verwandte Arten getestet. Die Fähigkeit, komplexe Merkmale zwischen Pflanzenarten zu übertragen, dient als Nachweis, dass die Mechanismen dieser Merkmale umfassend verstanden wurden. Um dieses anspruchsvolle Ziel zu erreichen, fokussieren wir die wissenschaftlichen Kräfte der Region Köln-Düsseldorf in unserem Exzellenzcluster. Dabei entsteht ein einzigartiges, interdisziplinäres Team von Experimental- und theoretischen Biologinnen und Biologen. CEPLAS bündelt die international renommierte Fachkompetenz der Universitäten von Köln und Düsseldorf, des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung sowie des Forschungszentrums Jülich in einem einmaligen Forschungs- und Trainingsprojekt. CEPLAS etabliert neuartige Ausbildungsprogramme für Studierende, Doktoranden und Postdoktoranden. Damit werden die Grenzen zwischen experimenteller und quantitativer Biologie überwunden und Grundlagen für eine voraussagende und synthetische Biologie gelegt.

• DFG-Verfahren: Exzellenzcluster
• Antragstellende Institution: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf; Universität zu Köln
• Beteiligte Institution: Forschungszentrum Jülich GmbH ; Institut für Bio- und Geowissenschaften ; Pflanzenwissenschaften (IBG-2); Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung
• Sprecher: Professor Dr. Andreas P.M. Weber
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor George Coupland, Ph.D.; Professor Dr. Michael Feldbrügge; Professor Dr. Ulf-Ingo Flügge; Professorin Dr. Ute Höcker; Professor Dr. Martin Hülskamp; Professor Dr. Karl Erich Jaeger; Professor Dr. Markus Kollmann; Professor Dr. Maarten Koornneef; Professor Dr. Martin Lercher; Professorin Dr. Alice C. McHardy; Professorin Dr. Jane E. Parker; Professorin Dr. Laura Rose; Professor Dr. Lutz Schmitt; Professor Dr. Paul Schulze-Lefert; Professor Dr. Ulrich Schurr; Professor Dr. Rüdiger Simon; Professor Dr. Peter Westhoff; Professor Jürgen Zeier, Ph.D.