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Neue Wege im Pflanzenschutz






Unser Anliegen

Der Klimawandel bringt neue Herausforderungen für Landwirtschaft und Gesellschaft, auch in unserer Region am Oberrhein. So bringen Dürre und Hitze neue Krankheitsbilder hervor, etwa das Esca-Syndrom im Weinbau. Aber unsere Pflanzenwelt leidet nicht nur auf unseren Feldern: neophytische Unkräuter verdrängen unsere heimischen Pflanzen und in unseren Städten und Wäldern werden Bäume von parasitischen Pilzen befallen. Manche sind infolge der Globalisierung eingewandert, andere waren schon immer hier. Wenn ihr Wirt unter dem Klimastress leidet, verwandeln sie sich von harmlosen Mitbewohnern zu üblen Killern. Wir suchen neue Wege, um unsere Pflanzen zu schützen. Anstatt Schadpilze und Unkräuter mit Fungiziden oder Herbiziden zu vergiften, wollen wir chemische Kommunikation nutzen. Die Natur hat zahlreiche chemische Signale hervorgebracht, um die Wechselwirkung zwischen Organismen zu steuern oder zu unterwandern. Diese Signale sind zielgenau, wirksam und weisen einen günstigen ökologischen Fußabdruck auf.


Um solche Signale zu identifizieren und nutzbar machen zu können, haben wir ein Netzwerk aus vielen Disziplinen versammelt, in dem Pflanzenwissenschaften, Pilzgenetik, Chiptechnologie, Organische Chemie und Agrarwissenschaften zusammenarbeiten. Mithilfe eines „Ökosystems auf dem Chip“ werden wir die natürliche Biodiversität nach neuen Wirkstoffen durchsuchen, um so neue Wege des Pflanzenschutzes zu finden, die nachhaltig sind, weil sie in der biologischen Evolution wurzeln.

Auf diesen Seiten können Sie in Kürze nachlesen, wer wir sind, was wir tun, woran wir wissenschaftlich arbeiten und was wir herausfinden. Sie erfahren, inwiefern unsere Arbeit für industrielle Partner interessant ist, und was es bei DialogProTec an Neuem gibt.



Weinreben


Was wir tun

Wir wollen chemische Signale finden, mit denen Pflanzen und Pilze miteinander kommunizieren. Wenn wir die Signale kennen, wollen wir diese Kommunikation dann zum Nutzen der Menschen verändern – für eine nachhaltige Landwirtschaft. Außerdem wollen wir mit unserer Forschung dabei mithelfen, unsere Landwirtschaft nachhaltiger zu machen, der Dialog mit Partnern aus der Landwirtschaft und der Industrie ist uns daher sehr wichtig. Wie die aktuelle Debatte um das Volksbegehren „Pro Biene“ in Baden-Württemberg zeigt, müssen wir auch den Dialog mit der Öffentlichkeitim Blick behalten. Diese Ziele verfolgen wir in mehreren Schritten, sogenannten Arbeitspaketen:

1. Unsere Forschung

1.1 Biodiversität von Pilzen und Pflanzen
Wenn man etwas finden will, muss man erst einmal etwas haben, worin man suchen kann. Wir brauchen daher also Sammlungen von Pilzen und Pflanzen, wo wir chemische Signale vermuten. Partner IBWF bringt eine Sammlung von mehr als 20000 Pilzstämmen, Partner KIT-BOT eine Sammlung von mehr als 6000 Pflanzenarten in das Projekt mit ein.

1.2 Chiptechnologie
Chemische Kommunikation an ganzen Pflanzen zu untersuchen, wäre sehr aufwendig. Wir arbeiten daher mit Zellen von Pflanzen und Pilzen. Diese sollen auf einem Laborchip miteinander chemisch kommunizieren, ohne einander zu berühren – wir wollen ja Signale mit Fernwirkung finden. Ein von Partnern KIT-IMT und KIT-BOT entwickelter Mikrofluidik-Chip dient als Ausgangspunkt für ein Ökosystem auf dem Chip.

1.3 Auslesesystem für pflanzliche Immunität
Wir wollen Signale finden, mit denen sich pflanzliche Immunität aktivieren lässt (eine Art „Impfung für Pflanzen“). Da wir viele Signale und Kombinationen testen müssen, brauchen wir ein Auslesesystem, das mit pflanzlichen Zellen funktioniert. Hierfür nutzen wir einen von Partner KIT-BOT gefundenen Genschalter aus einer Europäischen Wildrebe mit einem besonders starken Immunsystem.
Diesen Genschalter setzen wir vor ein Gen aus einer Qualle, das für das Grün Fluoreszierende Protein kodiert und bringen das Ganze in das Erbgut unserer Testzellen ein. Immer dann, wenn ein Signal das Immunsystem aktiviert, können wir dann ein grünes Leuchten messen.

1.4 Auslesesystem für Wachstumssteuerung
Wir wollen Signale finden, mit denen sich pflanzliches Wachstum hemmen, vielleicht aber auch steigern lässt. Damit lassen sich Bioherbizide oder aber Wachstumsförderer entwickeln. Als Auslesesystem nutzen wir hier Keimlinge der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), die so klein sind, dass man sie in einen Chip integrieren kann. Hier wurden von Partner Unistra ebenfalls auf dem Grün Fluoreszierenden Protein beruhende Auslesesysteme entwickelt, bei denen man das sogenannte Cytoskelett beobachten kann, einen wichtigen Regler für das Wachstum.

1.5 Aufklärung der chemischen Struktur und Synthese des Signals
Wenn man eine interessante Aktivität (sei es Immunaktivierung, sei es Wachstumssteuerung) gefunden hat, geht es daran, das verantwortliche Molekül zu finden und aufzuklären. Dies geschieht über sogenannte aktivitätsgeleitete Fraktionierung. Man trennt die Lösung nach chemischen Eigenschaften in Fraktionen auf und prüft, welche Fraktion für die Wirkung verantwortlich ist. Diese Fraktion wird dann weiter aufgetrennt, bis man die Wirkung auf wenige Kandidatenmoleküle eingeengt hat. Diese werden dann von Partner ALUF mithilfe der neuesten Tricks der Chemie identifiziert. Im zweiten Schritt werden sie dann gemeinsam mit Partner IBWF in größeren Mengen aus den Pilzen erzeugt, damit man ihre Wirkweise genauer untersuchen kann.

1.6 Untersuchung der Wirkweise
Unser Ziel ist es letztendlich, neue Wege für den Pflanzenschutz zu finden. Daher ist es auch wichtig, dass wir die Wirkung unserer neuen Kandidaten unter wirklichkeitsnahen Bedingungen prüfen. Partner FiBL ist hier als führendes Forschungsinstitut für biologischen Landbau weltweit bekannt und unterstützt uns hier als Schweizer Partner mit Versuchen auf verschiedenen Stufen vom Labor bis zum Feld.




2. Dialog mit Partnern


2.1 Dialog mit Partnern in Landwirtschaft und Industrie
Um die Ergebnisse unseres Projekts fruchtbar werden zu lassen, brauchen wir Interesse und Unterstützung von Partnern aus Landwirtschaft (wie Wein- und Obstbaubetriebe), aber auch der Industrie (wie Firmen, die Pflanzenschutzmittel entwickeln oder Firmen, die in der Chiptechnologie aktiv sind). Hier werden wir über Umfragen herausfinden, welche Themen und Probleme für die Anwendung wichtig sind, aber auch über gezielte Gespräche mit Firmen sondieren, welche Ergebnisse wir künftig in gemeinschaftlichen Aktivitäten weiterentwickeln sollten.

2.2 Dialog mit der Öffentlichkeit
Unsere Forschung wird letztendlich von der Öffentlichkeit finanziert. Die Öffentlichkeit hat daher ein Anrecht darauf zu erfahren, was wir mit diesem Geld tun. Wir nehmen diesen Auftrag sehr ernst und informieren nicht nur auf dem Weg dieser Internetseite über unsere Arbeit, sondern informieren auch über regelmäßige Pressemeldungen, Broschüren, aber auch in Vorträgen, etwa im Rahmen der von allen Partnern regelmäßig angebotenen Aktivitäten für die Öffentlichkeit. Wir wollen mit dem Projekt auch zeigen, dass die in unserer Region sehr ausgeprägte Wissenschaftskultur unsere Gesellschaft voranbringt.



Partner

Logo KIT
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Botanisches Institut
www.botanik.kit.edu/botzell/
Peter Nick
peter.nick@kit.edu
+49 (721) 608 42144
Alexandra Wolf
alexandra.wolf@kit.edu


Institut für Mikrostrukturtechnik
www.imt.kit.edu/guber.php
Andreas Guber
andreas.guber@kit.edu
+49 721 608-24781

Logo Universität Freiburg
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Institut für Pharmazeutische Wissenschaften
www.pharmazie-web.uni-freiburg.de
www.pharmchem.uni-freiburg.de/de/mueller/mueller_forschung
Michael Müller
michael.mueller@pharmazie.uni-freiburg.de
+49 (761) 203 6320
Wolfgang Hüttel
wolfgang.huettel@pharmazie.uni-freiburg.de

Logo Universität Straßburg
Universität Straßburg
Institut de Biologie Moléculaire des Plantes
www.ibmp.cnrs.fr/equipes/signalisation-des-stress-au-noyau
Anne-Catherine Schmit
anne-catherine.schmit@ibmp-cnrs.unistra.fr
+33 3 67 15 53 29

Logo ibwf
Institut für Biotechnologie und Wirkstoff-Forschung (IBWF)

www.ibwf.de/
Eckhard Thines
thines@ibwf.de
+49 (631) 31672-20
Stefan Jacob
jacob@ibwf.de
+49 (631) 31672-21

Logo Fibl
Forschungsinstitut für biologischen Landbau (FiBL)
Department für Nutzpflanzenwissenschaften
www.fibl.org/de/schweiz/forschung/nutzpflanzenwissenschaften.html
Lucius Tamm
Lucius.tamm@fibl.org
+41 62 8657238


Wissenschaft & Forschung


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