Subzelluläre Regulation der pflanzlichen Stressantwort

In diesem Projekt wenden wir neuartige Methoden der molekularen Analyse an, um die innere Organisation einer Pflanzenzelle besser zu verstehen. Diese innerzelluläre Regulation hat entscheidende Bedeutung bei der Anpassung von Pflanzen an ihre Umweltbedingungen. Im Gegensatz zu Tieren können Pflanzen nicht vor Extremstress davonlaufen. Somit müssen sie andere Mechanismen entwickeln, um diesen todbringenden Einflüssen extremer Hitze, Kälte, Trockenheit und vielen anderen etwas entgegenzusetzen. Diese Mechanismen sind komplexer als in tierischen Zellen, insbesondere bei dem Einsatz von komplizierten Molekülen, den sogenannten Sekundärstoffen. Pflanzen haben ein Arsenal an hochgradig komplexen Molekülen und verteilen diese in ihren Zellen und Geweben als Verteidigungsstrategie. Hierbei benutzen sie eine ausgeklügelte subzelluläre Verteilung, die bisher nicht vollständig verstanden worden ist. Unser Projekt greift genau hier ein und untersucht diese Vorgänge im Inneren der Pflanzenzelle als Reaktion auf sich ändernde Umweltbedingungen. Eine erstaunliche Erkenntnis hierbei ist, dass es eine innerartliche Variation dieser Strategien gibt. Der Kreuzblütler Arabidopsis thaliana hat verschiedenste natürliche Habitate, von Nordschweden bis Südspanien. Diese sogenannten Ökotypen einer einzelnen Art zeigen starke Unterschiede in ihrer Reaktion auf Umweltbedingungen und extreme Klimaveränderungen aufgrund ihrer ursprünglichen Anpassung an ihren natürlichen Standort, Kälteresistenz in Schweden, Hitzeresistenz in Südspanien. Diese innerartliche Variation oder auch Biodiversität ist ein elementares Phänomen in der Biologie, welches noch nicht vollständig aufgeklärt ist. Auf der anderen Seite sind tausende von diesen Arabidopsis thaliana Ökotypen vollständigt sequenziert, so dass wir ihr Genom lesen können. Die Kombination dieser grundlegenden Genomdaten und der Variation der molekularen Mechanismen der Umweltanpassung ist ein zentraler Aspekt unserer Untersuchungen. Im Zuge des Projektes werden grundlegende molekulare Mechanismen der subzellulären Anpassung der Pflanze an die Umweltbedingungen untersucht. Diese Untersuchungen führen zu einem besseren Verständnis, wie sich Pflanzen in der Zukunft an extreme Klimaveränderungen anpassen können.