GABI FUTURE

CAPSITRAP

Calcium- and protein kinase-mediated signal transduction in plants - a biochemical-based functional genomics approach as novel strategy for improving environmental stress performance of crop plants

Koordinator: Prof. Dr. Tina Romeis – Freie Universität Berlin

Projektbeschreibung

CAPSITRAP etabliert Strategien, um die Fitness der Pflanzen gegenüber negativen Umwelteinflüssen (wie Trockenheit, Kälte oder Schädlingsbefall) zu erhöhen. Dabei spielen Calcium-Ionen eine grundlegende Rolle. Eines der ersten Signale, die während der Stresseinwirkung in der Pflanze auftreten, sind die Veränderungen in der Calcium-Ionen-Konzentration, die innerhalb weniger Minuten in der Pflanzenzelle gebildet werden. Der Anstieg der Calcium-Ionen, der spezifische Eigenschaften für die jeweiligen Umweltveränderungen besitzt, wird von Calcium-regulierten Protein-Kinasen detektiert und die kodierten Informationen anschließend weitergeleitet. Die häufigsten Calcium-regulierten Protein-Kinasen in Pflanzen sind die Proteinfamilien der CDPKs und der CBL/CIPKs. Die Verringerung dieser Proteinkinasen durch gezielte Mutation aber auch die überhöhte Expression einzelner Calcium-regulierter Proteinkinasen in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana resultierten in einer verbesserten Resistenz der Pflanzen gegenüber Kälte bzw. Trockenheit, ohne negativen Einfluss auf das Wachstum bzw. die Gesamt-Fitness der Pflanzen zu haben.

Das Ziel von CAPSITRAP besteht darin, agronomisch wichtige Pflanzen, wie Tabak, Mais oder Getreide, durch die Manipulation der Calcium-regulierten Signal-Wege resistenter gegenüber den negativen Umwelteinflüssen zu machen. Im Fokus stehen dabei die gezielten Veränderungen der CDPKs bzw. des CBL/CIPK-Netzwerkes, um die Toleranz der Kulturpflanzen gegenüber Trockenheit, Kälte und Schädlingsbefall zu erhöhen.

Um dies zu ermöglichen, sollen nicht nur die Menge der einzelnen Proteinkinasen sondern zusätzlich auch deren biochemischen Eigenschaften gezielt verändert werden. Diese Veränderungen werden zum einen in der Modellpflanze Tabak etabliert und vielversprechende Kandidaten, welche die Toleranz gegenüber den Umwelteinflüssen erhöhen, werden dann ausgewählt und auf die ökonomisch wichtige Kulturpflanze Mais übertragen. Die Ergebnisse dieser genetischen Strategien können dann durch klassische Züchtung in den einschlägigen Betrieben genutzt werden und gezielt auf eine Reihe wichtiger Nutz- und Kulturpflanzen aber auch Zierpflanzen übertragen werden.

Partner
Freie Universität Berlin
Institut für Biologie – Biochemie der Pflanzen
Deutschland
Prof. Dr. Tina Romeis
Königin-Luise-Str. 12-16
14195 Berlin
E-Mail-Kontakt
Westfälische-Wilhelms-Universität Münster
Institut für Botanik und Botanischer Garten
Deutschland
Prof. Jörg Kudla
Am Schlossplatz 4
48149 Münster
E-Mail-Kontakt
Max Planck Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie
Deutschland
Prof. Dr. Ralph Bock
Organellenbiologie, Biotechnologie und Molekulare Ökophysiologie
Am Mühlenberg 1
14476 Potsdam-Golm
E-Mail-Kontakt
Eckdaten
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GABI FUTURE

CAPSITRAP

Projektlaufzeit

01.10.2007 - 31.12.2010

Fördersumme

Öffentlich: 1.193.743,00 €
Privat: 0,00 €
Gesamt: 1.193.743,00 €