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Defensine zum Monitoring und zur Charakterisierung der Vitalität

von Laubwäldern unter sich ändernden Klimabedingungen

 

Förderkennzeichen:           28W-B-4-130-03

Projektzeitraum:                  2018-2020

Verbundkoordinator:          Prof. Dr. Robert Hänsch (TU BS)

 

Das Verbundprojekt DeMoVit der TU Braunschweig, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, dem Helmholtz-Zentrum München, der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg sowie der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde ist ein Forschungsvorhaben, gefördert durch den Waldklimafonds. Ziel des Projektes ist es, verschiedene pflanzliche Defensine als molekulare Fitnessmarker in ausgewählten Laubbaumarten zu identifizieren und diese für ein einfach handhabbares Nachweissystem auf Antikörperbasis nutzbar zu machen.

 

Rotbuche (Fagus sylvatica) und Traubeneiche (Quercus petraea) sind die am häufigsten vorkommenden Laubbaumarten in Deutschland mit einer großen ökologischen und zentralen waldwirtschaftlichen Bedeutung. Jedoch führt der Klimawandel zu regional veränderten Lebensbedingungen in den Wäldern. Daher sind praktikable und präzise Methoden zur Früherkennung veränderter abiotischer und biotischer Stresssituationen notwendig.

 

Pflanzliche Defensine stellen eine große Gruppe von kurzen Peptiden dar. Sie spielen in Pflanzen eine zentrale Rolle bei der Abwehr von verschiedenen Formen von abiotischem und biotischem Stress. Unterschiedliche Defensine sind unter verschiedenen Umweltfaktoren teils hochspezifisch reguliert. Die Expression dieser pflanzlichen Defensinen soll unter den problematischen Stressbedingungen Trockenheit, Staunässe, Pathogenbefall (u.a. Phytophthora-Befall an Buchen, Abbildung) und Herbivorie (u.a. Schwammspinner-Befall an Buchen & Eichen, Abbildung) für beide Baumarten sowohl auf RNA- als auch auf Proteinebene untersucht werden.

 

Die Teilprojekte von DeMoVit zeichnen dabei für unterschiedliche Projektstränge verantwortlich. Dies beinhaltet die Erzeugung der Pflanzenproben in gemeinsamen Klimakammerversuchen und Freilandbeständen, Transskriptom-, Proteom- bzw. Metabolom-Analysen und die Erzeugung hochspezifischer Antikörper gegen die identifizierten spezifischen Defensine. Dabei wird die an der TU Braunschweig etablierte Technik des Phagen-Display des Instituts für Biochemie, Biotechnology und Bioinformatik genutzt. Die tierversuchsfrei rekombinant hergestellten Antikörper werden anschließend im Institut für Pflanzenbiologie eingesetzt um die spezifischen Defensine in diversem Pflanzenmaterial von Eichen und Buchen in Immuno-Blot- sowie ELISA-Analysen qualitativ und quantitativ zu bestimmen. Im Erfolgsfall entwickeln und etablieren beide Institute ein Teststreifen-System, das zum Monitoring von Defensinen im Waldbestand genutzt werden kann. Damit soll das bisher vorherrschende rein visuelle Monitoring abgelöst bzw. ergänzt werden, da es frühzeitigere, objektivere und spezifischere Aussagen erlaubt.

 

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Abbildung: Starker Phytophthora-Befall an Buchen mit Beprobungsstelle

(Foto-Quelle: Prof. Hänsch, TU Braunschweig)

 

 

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Abbildung: Schwammspinner-Befall

(Foto-Quelle: Dr. Delb, FVA Freiburg)

 

 

 

Links:

 

Waldklimafonds:

https://www.waldklimafonds.de/projekte/

 

Technische Universität Braunschweig, Pflanzenbiologie:

http://www.ifp.tu-bs.de/mendel/index.php/demovit

 

Helmholtz Zentrum München:

https://www.helmholtz-muenchen.de/eus/research/phenomics/ble-wkf-defensins/index.html

 

HNEE:

https://hnee.de/de/Fachbereiche/

 

Uni Freiburg:

http://www.ctp.uni-freiburg.de/

 

 

FVA Freiburg:

http://www.fva-bw.de/

 

 


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