Genom-basierte Analyse von Pflanzen-induzierten Sekundärmetaboliten in symbiotischen Cyanobakterien

• Antragstellerin: Professorin Dr. Elke Dittmann-Thünemann
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 348515364

Stickstoff-fixierende Cyanobakterien der Art Nostoc punctiforme sind attraktive Partner und gehen vielfältige Symbiosen mit Pflanzen und Pilzen ein. Die filamentösen Cyanobakterien zeigen einen der aufwändigsten bakteriellen Lebenszyklen und können vier verschiedene Zelltypen ausdifferenzieren. Genomsequenzierungsprojekte haben ein großes Potential zur Produktion von komplexen Sekundärmetaboliten aufgezeigt. Die Mehrzahl der zugrundeliegenden Gencluster ist jedoch verwaist, d.h. die zugehörigen Metaboliten konnten bislang nicht nachgewiesen werden. MALDI-Imaging-Studien von N. punctiforme in symbiotischer Assoziation mit Gunnera manicata bzw. in Nachbarschaft zu Blasia pusilla konnten zeigen, dass die interspezifische Interaktion zu einer Umprogrammierung des sekundären Metaboloms führt und konnten auch eine Induktion für möglicherweise neue Metabolitgruppen in planta aufzeigen. Ziel des vorliegenden Projektes ist:1) die Identifikation von Pflanzen-induzierten Sekundärmetaboliten und den verantwortlichen Biosynthese-Genclustern2) die Analyse der Änderungen der globalen Transkription von N. punctiforme in Nachbarschaft zu B. pusilla3) die Untersuchung der Wirts- und Stammspezifität der interspezifischen Interaktionen4) die Strukturaufklärung von Pflanzen-induzierten Metaboliten 5) die Untersuchung der Rolle von Pflanzen-induzierten Metabolite für die Ausprägung der SymbioseDas vorliegende Projekt soll grundlegend zu Erkenntnissen zu chemischen Interaktionen zwischen den Symbiosepartnern und der Rolle von chemischen Signalen für Zelldifferenzierung und symbiotische Interaktionen beitragen. Wir erwarten außerdem die Entdeckung neuer Metabolitfamilien mit bislang unbekanntem biotechnologischem Potential.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen