Untersuchungen von diterpenoider Phytoalexine zur Entwicklung fusariumresistenten Weizens: Von der Entdeckung zur gezielten Genom-Modifikation

• Antragsteller: Dr. Yaming Liu
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576027905

Ährenfusariose (Fusarium Head Blight, FHB), verursacht durch Fusarium graminearum, stellt eine erhebliche Bedrohung für die weltweite Weizenproduktion und Lebensmittelsicherheit dar, da sie erhebliche Ertragsverluste und Mykotoxinbelastungen verursacht. Obwohl genetische Resistenz eine vielversprechende und nachhaltige Kontrollstrategie bietet, sind derzeit verfügbare Resistenzquellen begrenzt und mechanistisch nur unzureichend verstanden. In anderen monokotylen Nutzpflanzen wie Gerste, Reis und Mais spielen diterpenoide Phytoalexine – eine Klasse pathogen-induzierbarer antimikrobieller Metabolite – eine zentrale Rolle in der pflanzlichen Abwehr. Im Weizen hingegen sind diese Verbindungen bislang weitgehend uncharakterisiert, was eine bedeutende Lücke im Verständnis seiner chemischen Abwehrmechanismen darstellt. Ziel dieses Projekts ist es, diterpenoide Phytoalexine in Weizen zu identifizieren, zu charakterisieren und biotechnologisch zu optimieren, um die Resistenz gegen FHB zu stärken. Aufbauend auf meiner früheren Forschung zu diterpenoiden Phytoalexinen in Gerste sowie auf aktuellen Vorarbeiten im Weizen, kombiniert das Projekt metabolomische Analysen, die Untersuchung biosynthetischer Gencluster und funktionelle Genomik. Der experimentelle Ansatz umfasst Pathogeninokulation, vergleichende Metabolomik, heterologe Rekonstruktion biosynthetischer Wege, kombinatorische Biosynthese und CRISPR-gestützte Genomeditierung. Ziel ist es, antifungale Metabolite zu identifizieren und zu optimieren. Die erwarteten Ergebnisse sollen grundlegende Einblicke in die spezialisierte Metabolismus des Weizens liefern und zur Entwicklung robuster, metabolitbasierter Resistenzstrategien beitragen – als Grundlage für eine nachhaltige Pflanzenverbesserung und globale Ernährungssicherheit.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Yiping Qi, Ph.D.