Pathogenanpassung an Wirt und Klima in einer natürlichen Pflanze-Pathogen-Interaktion

• Antragsteller: Professor Dr. Remco Stam
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403835372

Angesichts sich wandelnder landwirtschaftlicher Praktiken und der wachsenden Auswirkungen des Klimawandels zielt dieses Projekt darauf ab, die komplexen genetischen Mechanismen zu enträtseln, die es Pathogenen ermöglichen, sich an eine Vielzahl von Wirtspflanzen und sich verändernde Umweltbedingungen anzupassen. Dieser interdisziplinäre Ansatz integriert wilde genetische Ressourcen, fortschrittliche Genomik und innovative Phänotypisierungsmethoden, um Einblicke in essenzielle Anpassungsprozesse zu gewinnen, die für die Sicherung globaler Nahrungssysteme von entscheidender Bedeutung sind. Unsere bisherige Arbeit hat das Vorkommen von Alternaria alternata auf verschiedenen wilden Tomatenarten in unterschiedlichen Klimazonen bestätigt. Durch die Ausweitung unserer Probenkollektion tauchen wir tiefer in die genetische Landschaft ein, die Anpassungen lenkt. Dieser Schritt ebnet den Weg für genomweite Assoziationsstudien, ein Schlüsselwerkzeug zur Enthüllung der Gene, die für die Anpassung von Pathogenen an Wirt und Klima verantwortlich sind. Wir werden neu entwickelte Hochdurchsatz-Phänotypisierungssysteme nutzen. Wir prüfen akribisch Alternaria-Isolate aus Peru und Chile an verschiedenen Wirtspflanzen. Diese gründliche Untersuchung verspricht Aufschluss über subtile Unterschiede in den Infektionsfähigkeiten, ein zentraler Faktor zur Erklärung quantitativer Unterschiede in der Infektion. Zudem beabsichtigen wir, wie Pathogene auf wechselnde klimatische Bedingungen reagieren. Durch neue Hochdurchsatz-Phänotypisierungsmethoden streben wir an, Wachstumsmuster von Alternaria unter verschiedenen Umweltbedingungen zu beleuchten. Parallel dazu werden wir alle gesammelten Isolate sequenzieren und populationsgenomische Analysen sowie Genomscreenings durchführen. Diese Bemühungen werden dazu beitragen, Gene unter Selektion innerhalb von Alternaria-Populationen aus verschiedenen Wirtspflanzen und Regionen zu identifizieren. Die Zusammenfassung dieser Erkenntnisse verstärkt die Bedeutung unseres Projekts. Der Einsatz von genomweiten Assoziationsstudien überbrückt die Lücke zwischen genetischer Ausstattung und beobachtbaren Merkmalen. Aufbauend auf unserem Wissen über Gene unter Selektion können wir Gene identifizieren, die die Anpassung von Pathogenen an Wirt und Klima steuern. Eine weitere Validierung dieser adaptiven Gene erfolgt durch Crispr/Cas-Mutanten. In einer Welt, in der die Ernährungssicherheit eng mit der effektiven Pathogenbewältigung verknüpft ist, sind die Auswirkungen unseres Projekts tiefgreifend. Durch die Nutzung von Ressourcen wilder Tomaten als Modell mit reichhaltiger Interaktion zwischen Wirt und Pathogen sowie klimatischen Feinheiten können wir die Anpassungsfähigkeit eines potenziell schädlichen landwirtschaftlichen Pathogens bewerten. Durch das Aufdecken genetischer Mechanismen, die Anpassung steuern, könnten wir uns gegen aufkommende Bedrohungen und die unberechenbaren Verschiebungen des sich ändernden Klimas wappnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen