Synthetische Moleküle, Pflanzendünger aus der Kläranlage und Weizen unter Trockenstress

Nr. 194 • 13. Dezember 2023 

Das Interdisziplinäre Forschungszentrum (iFZ) der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) prämiert in jedem Jahr drei herausragende Masterarbeiten. Im Rahmen der forschungsbasierten Lehre in den Fachgebieten Biologie, Agrar-, Ernährungs- und Umweltwissenschaften werden am iFZ zahlreiche Bachelor- und Master-Projekte durchgeführt. In diesem Jahr werden die mit jeweils 500 Euro dotierten iFZ-Master für Arbeiten zu den Themen synthethische RNA-Moleküle, Pflanzendünger aus der Kläranlage und trockenstressresistenter Weizen vergeben.

Michel Brück beschäftigte sich in seiner Masterarbeit im Rahmen eines gemeinsamen Projekts der JLU und des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie (Marburg) mit kleinen synthetischen Ribonukleinsäuren (RNSs) im Modellbakterium Escherichia coli. Kleine RNAs (sRNAs) sind Moleküle, die für die Feinsteuerung der Genexpression verantwortlich sind. Mithilfe von Automations- und Hochdurchsatzmethoden konnte Michel Brück eine Vielzahl von synthetischen sRNAs herstellen und charakterisieren. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Länge und dem strukturellen Aufbau dieser synthetischen Moleküle. Das Ziel des Projekts ist es, verlässliche Regeln für das Design von regulatorischen RNAs zu entwickeln, um damit in Zukunft die Produktion spezifischer Proteine gezielt regulieren zu können. 

Abwasser enthält viele Nährstoffe, die als Dünger für Kulturpflanzen verwendet werden können. Klassische Kläranlagen nutzen Mikroorganismen zur biologischen Abwasserreinigung. Dies erfordert allerdings eine energieintensive Belüftung. Bestimmte Mikroalgen hingegen reichern Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser sehr effektiv an, ohne dass eine Belüftung erforderlich ist. Flora Mückschel hat im Rahmen ihrer Masterarbeit im Studiengang Nutzpflanzenwissenschaften das Potenzial solcher Mikroalgenbiomasse als Nährstoffquelle für Nutzpflanzen untersucht. Die Ergebnisse des experimentellen Einsatzes von Mikroalgen aus Abwasserbehandlungen als organischer Dünger für Weizenpflanzen sind vielversprechend.

Der Klimawandel führt zu immer häufigeren und intensiveren Dürreperioden und gefährdet die Ertragssicherheit unserer Kulturpflanzen. Die herkömmlichen Methoden zur Züchtung trockentoleranter Pflanzen sind noch ungenau, zeitaufwendig und kostspielig. In ihrer Masterarbeit hat Luisa Zazzi die neue Hochdurchsatz-Phänotypisierung eingesetzt, um Trockenstress bei Weizen zu simulieren und Pflanzenmerkmale zu identifizieren und zu validieren, die mit einer verbesserten Trockentoleranz in Verbindung stehen. Viele dieser Merkmale zeigten bereits zu frühen Vegetationsstadien enge Zusammenhänge mit einem erhöhten Kornertrag unter Trockenstressbedingungen. Diese Ergebnisse tragen direkt dazu bei, den Entwicklungsprozess angepasster Weizensorten zukünftig zu erleichtern und zu beschleunigen.

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Dr. Edwin Weber, iFZ-Geschäftsführung
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