Untersuchungen und Bioengineering der metabolischen Netzwerke von Terpenen bei der Energiepflanze Rutenhirse (Panicum virgatum) zur Verbesserung ihrer Trockenstressresistenz

• Antragstellerin: Dr. Kira Juliane Tiedge
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 425991814

Als Rohstoff der nächsten Generation hat Rutenhirse (engl. switchgrass; Panicum virgatum) aus der Familie der Süßgräser für die Produktion von Biokraftstoffen aus Lignocellulose einen sehr großen agrarökonomischen Wert. Hohe Netto-Energieerträge und eine geringe Habitatsspezifität machen Rutenhirse auch für den Anbau auf Grenzertragsflächen geeignet und versprechen eine nachhaltige Biokraftstoffproduktion. Zunehmende Dürre und andere Umweltbelastungen können allerdings den weiteren Anbau von Rutenhirse erschweren. Ein vertieftes Wissen über die molekularen Mechanismen, welche die Anpassung von Rutenhirse an die Umwelt steuern, würde wichtige Anhaltspunkte für die Optimierung der Pflanzenproduktivität liefern. Dynamische Netzwerke von artspezifischen Terpenen dienen als Schlüsselkomponenten der abiotischen Stresstoleranz von Rutenhirse. Durch präzises Genom-Engineering können diese Terpennetzwerke dazu genutzt werden, stressresistentere Pflanzen zu entwickeln und eine fortschrittliche Biokraftstoffproduktion zu ermöglichen. Mit Hilfe einer genomics-basierten Plattform zur schnellen Entdeckung von Terpenstoffwechselnetzwerken konnten bereits große und funktional vielfältige Terpenstoffwechsel-Genfamilien in Rutenhirse identifiziert werden. Frühere Studien zeigten zudem, dass Stress einen erhöhten Terpen-Stoffwechsel zur Folge haben kann, wodurch die Annahme unterstützt wird, dass Terpene eine wichtige Rolle bei der Stressabwehr spielen könnten. Auf Grund dieser Ergebnisse werden in diesem Projekt eine genomweite Suche nach Enzymen mit systemweiten Omics-, Mechanismus- und Bioaktivitätsstudien kombiniert, um das biosynthetische Netzwerk und die Rolle des Terpenstoffwechsels in Rutenhirse zu definieren. Diese Erkenntnisse ermöglichen ein gezieltes Genom-Engineering, um durch maßgeschneiderte Terpen-Gemische eine erhöhte Widerstandsfähigkeit sowie eine verbesserte Biokraftstoffproduktion zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Philipp Zerbe