Genetische Variation der Momilakton-Biosynthese in Reis

• Antragsteller: Professor Dr. Claude Becker
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457739273

Pflanzen wachsen meist in dichten Pflanzengesellschaften, in enger Nachbarschaft zu Pflanzen der gleichen oder einer anderen Art. In diesen Gesellschaften herrscht ein ständiger Wettbewerb um begrenzte Ressourcen, wie Nährstoffe und Wasser. Manche Arten bekämpfen ihre Nachbarn, indem sie giftige Chemikalien in den Boden abgeben. Dieser “Allelopathie” genannte Prozess spielt auch in der Interaktion zwischen Nutzpflanzen und Unkräutern eine wesentliche Rolle, daher ist es wichtig, die molekularen Grundlagen dieses Vorgangs genau zu verstehen. Dieses Wissen lässt sich z.B. für die Entwicklung von Strategien nutzen, mit denen Nutzpflanzen sich effektiv gegen eindringende Unkräuter wehren können, ohne sich dabei selbst zu schaden.Als weltweit größter Kalorienlieferant, ist Reis die bedeutendste Kulturplanze unserer Zeit. Jedes Jahr verursachen allerdings Unkräuter wie die Hühnerhirse, Echinochloa crus-galli, erhebliche Ernteverluste. Reis ist eine allelopathische Nutzpflanze, die bei Bedarf Stoffe produzieren und abgeben kann, die Unkräuter am Wachsen hindern können. Dazu zählen die Momilaktone A und B, die die Pflanze respektive gegen Pilzbefall und gegen Unkräuter einsetzt. Es bleibt jedoch bisher ungeklärt, wie die Reispflanze erkennt, dass ein Unkraut in ihrer unmittelbaren Nähe wächst. Frühere Studien haben gezeigt, dass unterschiedliche Reissorten mehr oder weniger allelopathisch gegenüber Unkräutern sind. Ob dies auf unterschiedlich starke Momilaktonherstellung zurück zu führen ist, blieb dabei allerdings unklar. Da Momilakton-basierte Allelopathie im Reisanbau als natürliche Unkrautbekämpfung verwendet werden könnte, wodurch sich schädliche und kostspielige Herbizide einsparen ließen, ist es notwendig, die zugrunde liegende natürliche genetische Vielfalt zu verstehen.In dem hier vorgestellten Forschungsprojekt möchten wir die vorhandene und sehr gut charakterisierte Ressource der genetischen Vielfalt in Reis, bestehend im 3000-Reis-Genom-Projekt, nutzen, um die genetischen Komponenten der Momilakton-Synthese und ihrer Regulation zu untersuchen. Dabei kombinieren wir chemische Analytik mit quantitativen genomischen Verfahren, um zu verstehen, warum unterschiedliche Reissorten unterschiedlich auf wettbewerbsstarke Nachbarn reagieren und diese unterschiedlich in Schach halten können. Das Fernziel unserer Forschung ist es, die natürlich vorkommenden Abwehrmechanismen der Pflanze für einen ressourcenschonenden Anbau und eine effiziente Ertragssicherung zu erschließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Kooperationspartner: Professor Dr. Kazunori Okada