Kartierung der wirkortunspezifischen Resistenz gegen Herbizide in Spirodela polyrhiza (MapNTSR)

• Antragsteller: Professor Dr. Shuqing Xu, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427577435

Die adaptive Evolution von Pflanzen an Umweltänderungen – natürlichen oder menschlichen Ursprungs – beeinflusst die globale Biodiversität und kann die Entwicklung menschlicher Gesellschaften deutlich beeinflussen. Ein klassisches Beispiel ist der rapide Anstieg von Herbizidresistenzen in Unkräutern, die weltweit die landwirtschaftlichen Erträge bedrohen. Es gibt zwei Resistenzmechanismen gegen Herbizide: wirkortspezifisch Resistenz (engl. target-site resistance; TSR), die durch Änderungen des Zielproteins hervorgerufen wird, und wirkortunspezifische Resistenz (engl. non-target-site resistance; NTSR), die alle anderen Mechanismen beinhaltet. Neuere Studien deuten darauf hin, dass NTSR aus bestehenden genetischen Variationen entsteht, welche ansonsten mit der Anpassung an natürliche Stressfaktoren assoziiert sind. Diese Hypothese wurde bisher jedoch nur unzureichend untersucht, da geeignete Modelsysteme fehlen, in denen die detaillierten molekularen Mechanismen und ökologischen Funktionen von NTSR untersucht werden können. Wir werden die Vielwurzelige Teichlinse, Spirodela polyrhiza, als Modellorganismus nutzen um die Resistenz gegen die zwei extensiv genutzten Herbizide, Glyphosat und Diquat, zu untersuchen, bei denen davon ausgegangen wird, dass die Resistenz hauptsächlich auf NTSR beruht. Wir werden genomweite Assoziationsstudien und Gen-Co-Expressions-Netzwerkanalysen kombinieren um die genetischen Ursachen hinter den Resistenzen zu untersuchen. Weiterhin werden wir modernste Genome-Editierungsverfahren (CRISPR/Cas9) nutzen, um die Zielgene zu manipulieren und die zugrundeliegenden NTSR Mechanismen in der Vielwurzeligen Teichlinse zu erforschen. Zusätzlich werden wir den Einfluss auf die Resistenz dieser Pflanzen gegenüber natürlichen Stressen untersuchen. Diese integrative Studie wird eine Wissenslücke in unserem Verständnis der molekularen Mechanismen, der involvierten Prozesse und Konsequenzen der Anpassung an Herbizide schließen und die Entwicklung neuer Unkrautbekämpfungsstrategien fördern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen