GRK 2064:  Wassernutzungseffizienz und Trockenstressreaktionen: Von Arabidopsis zu Gerste

• Fachliche Zuordnung: Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252965955

Wassermangel ist weltweit ein kritischer Faktor für die Produktivität von Kulturpflanzen. Klimamodelle sagen voraus, dass der Druck auf die Landwirtschaft als Folge von Dürre zunimmt. Dieses macht das Verständnis effizienter Wasserverwertung durch Pflanzen zu einer entscheidenden wissenschaftlichen Frage. Die Aufklärung von Strategien der Trockentoleranz ist kompliziert, da zahlreiche Mechanismen hierzu beitragen. Trockenstress wurde in der Modellpflanze Arabidopsis intensiv auf genetischer, biochemischer und physiologischer Ebene untersucht. Weitgehend ungeklärt sind dennoch (i) die Wirkung von Trockenstress auf die Regulation des Primärstoffwechsels, (ii) die molekularen Mechanismen, durch die Gene zur Trockentoleranz beitragen, und (iii) Möglichkeiten zum Transfer der Erkenntnisse aus Studien in Arabidopsis auf Kulturpflanzen. Das Graduiertenkolleg wird relevante genetische Faktoren durch Transkriptom-Ansätze und die Rolle ausgewählter Metabolite untersuchen. Die Zielmoleküle umfassen Prolin, Suberin, reaktive Sauerstoffspezies, Aldehyde, Antioxidantien (Tocopherol) und Entgiftungsenzyme (Glutathion-Peroxidase, Aldehyddehydrogenasen). Unsere Hypothese ist, dass Trockentoleranz auf dem Zusammenspiel evolutionär konservierter und artspezifischer Strategien beruht. Der Fokus der geplanten Untersuchungen liegt auf der vergleichenden Betrachtung von Arabidopsis und Gerste, einer der vier weltweit wichtigsten Getreidearten. Ziel ist es, biologische Mechanismen zu identifizieren, die zur Trockentoleranz beitragen und auf Gerste übertragbar sind, so dass sie durch maßgeschneiderte Züchtung landwirtschaftlich genutzt werden können. Die Universität Bonn bietet einzigartige Voraussetzungen für den Aufbau eines Trockenstress-Forschungsverbundes durch Vernetzung führender Labore der Biologie und der Agrarwissenschaften sowie des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtung in Köln. Den Doktoranden wird ein strukturiertes Qualifizierungsprogramm angeboten mit einer Ausbildung in modernsten Technologien mit Seminaren und Praktika in der Industrie und in internationalen Forschungslaboren sowie in Bonner Institutionen wie z. B. dem Zentrum für Entwicklungsforschung. Die Promotionsprojekte sind darauf ausgelegt, enge Zusammenarbeit, selbständiges Forschen und kritisches Denken zu fördern. Das Programm wird ein interaktives Forschungsnetzwerk zu Trockenstress und ein kompetitives Graduiertenprogramm in den Pflanzenwissenschaften etablieren.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professorin Dr. Dorothea Bartels, seit 9/2015; Professor Dr. Frank Hochholdinger; Professorin Dr. Maria von Korff Schmising; Professor Dr. Jens Léon; Professor Dr. Andreas Meyer; Professor Ali Ahmad Naz, Ph.D.; Dr. Anja Paschold, bis 10/2018; Professor Dr. Gabriel Schaaf, seit 5/2017; Professor Dr. Lukas Schreiber; Professor Dr. Markus Schwarzländer, bis 10/2018; Privatdozent Dr. Wim Soppe, bis 4/2017; Professorin Dr. Ute Carla Vothknecht, seit 4/2017
• Sprecher: Professor Dr. Peter Dörmann, seit 4/2019