Molekulares Design von Polysacchariden zur Verbesserung der nachhaltigen Nutzung von Reisstroh

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Pauly
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410274474

Getreidestroh kann als ein reichlich vorhandener landwirtschaftlicher Abfall angesehen werden. Aber Stroh enthält jedoch eine große Menge an Zellwandpolymeren, auch Lignozellulose genannt, die als Futtermittel sowie als erneuerbare Ressource für die nachhaltige Produktion von Grundchemikalien wie Biokraftstoffen verwendet werden können. Die Umwandlung von Stroh in hochwertige Produkte ist daher von großer Bedeutung für die Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft. Die Verarbeitung von lignocellulosehaltigen Materialien zu Chemikalien umfasst eine Vorbehandlung des Materials und eine enzymatische Freisetzung der Zucker, die dann durch Mikroben zu Produkten fermentiert werden. Nicht alle in Lignocellulose enthaltenen Zucker können jedoch mit der gleichen Effizienz fermentiert werden. Hexosen werden gegenüber Pentosen von Mikroben bevorzugt. Daher wird eine Erhöhung des Zuckergehalts, insbesondere des Hexose / Pentose-Verhältnisses von Lignozellulosematerial, die Produktausbeute erhöhen.Basierend auf früheren Studien beider Gruppen wollen wir das Zucker- und Hexose / Pentose-Verhältnis in lignocellulosehaltigem Material von Reis erhöhen, indem wir die Polysaccharide Mixed-Linking-Glukan (MLG) und Glucomannan in Reis erhöhen und gleichzeitig Xylane (Pentosehaltige Polymere) reduzieren. Um diese Ziele zu erreichen, planen wir (i) Pflanzenkandidatengene zu identifizieren und zu charakterisieren, die zu einem hohen MLG-Gehalt in Gräsern beitragen; (ii) Aufdecken, wie Mannansynthasen (Gluco)Mannansynthese kontrollieren; (iii) Übertragung des in (i) und (ii) erhaltenen Wissens auf Reissorten durch den Genom-Editing-CRISPR / CAS9-Ansatz, um die Häufigkeit beider Polymere in Reis ohne negative Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum und somit die Biomasseproduktion zu erhöhen. Ein erfolgreiches Ergebnis in Reis kann auf gemäßigtere Gräser wie Gerste übertragen werden.Das Ergebnis kann daher für die nachhaltige landwirtschaftliche Produktion und die Strohnutzung in China und Deutschland von großer Bedeutung sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Yihua Zhou