Nicht-kodierende RNAs für den Pflanzenschutz
Karl-Heinz Kogel, Patrick Schäfer
Teilprojekte:
Anwendung und Aufnahmemechanismen nicht-kodierender RNAs – Maria Ladera-Carmona
Die Rolle von nicht-kodierenden RNAs in nützlichen Symbiosen – Ena Šečić, Jens Steinbrenner
Cross-kingdom RNA-Interferenz (RNAi) in der Pathogenbekämpfung – Bernhard Timo Werner
Hintergrund: Die Regulierung grundlegender Prozesse in Pflanzen und eukaryontischen Mikroben erfolgt über nicht-kodierende (nc) RNAs. Während die zugrundeliegenden Prozesse zur Regulierung verschiedener Aspekte der pflanzlichen und mikrobiellen Entwicklung bekannt sind, wird ihre Bedeutung für nützliche und pathogene Interaktionen zwischen Pflanzen und Mikroben erst seit kurzem erkannt. Pflanzenmikroben setzen ncRNAs frei, um mRNAs und Genaktivitäten in Wirtspflanzen zu manipulieren, die ihre Besiedlung behindern würden (z. B. Abwehrgene). Pflanzen wiederum geben im Rahmen ihres Abwehrsystems ncRNAs an Mikroben ab, und Mikroben sind für pflanzliche ncRNAs empfänglich. Dieses Phänomen, das als bidirektionale RNA-Kommunikation oder cross kingdom RNAi (ckRNAi) bezeichnet wird, weist auf die Bedeutung von RNAi-Prozessen bei der Regulierung der Krankheitsresistenz und der Etablierung nützlicher Symbiosen hin. Die pflanzliche RNA-Interferenz-Maschinerie (RNAi) umfasst Familien von RNA-DEPENDENT RNA POLYMERASE-, DICER-LIKE- und ARGONAUTE-Genen, die an der Produktion von ncRNAs beteiligt sind. Unser Ziel ist es, die Funktion von ncRNAs und RNAi-Genen bei der Krankheitsresistenz und dem durch Symbionten vermittelten Pflanzenschutz zu identifizieren.
Projekt: Unser Ziel ist es, neue RNAi-basierte Resistenzmechanismen gegen Pflanzenkrankheiten zu finden. Um unser Verständnis der zugrundeliegenden Resistenzmechanismen zu vertiefen und die rasche Anwendung der gewonnenen Erkenntnisse (z.B. in Züchtungsprogrammen) zu erleichtern, kombinieren wir Modell- und Nutzpflanzen, Labor- und Feldstudien, natürliche Diversitätsscreens, funktionelle Genetik und vergleichende Omics. Die Fokussierung auf verschiedene Krankheitserreger sowie resistenzinduzierende Nutzmikroben wird dazu beitragen, langlebigere und vorzugsweise konservierte Resistenzeigenschaften in Pflanzen zu identifizieren. Darüber hinaus wird uns die Untersuchung von ncRNA-Import/Export-Mechanismen nicht nur bei der Identifizierung von Prinzipien des königreichsübergreifenden ncRNA-Austauschs helfen, sondern auch bei der Entwicklung von Lösungen für die effektive Anwendung von ncRNA-basierten Strategien im Pflanzenschutz.
Laborverfahren / Techniken: ckRNAi-seq, vergleichende Epigenomik, ncRNA-Assays, wirts-/sprühinduziertes Gen-Silencing.
