Mikrobielle Endophyten vom Pfefferrindenbaum

Mikrobielle Endophyten besiedeln den interzellulären Raum von Pflanzen. Im Unterschied zu anderen Habitaten wie dem Boden oder der Rhizosphäre ist die Diversität und Funktion von endophytisch lebenden Mikroorganismen nur wenig untersucht. Endophyten fügen der Pflanze keinen Schaden zu, die Interaktionen sind viel mehr mutualistisch - die Pflanze bietet einen Lebensraum, der weniger kompetitiv ist als der Boden oder die Rhizosphäre und stellt Nährstoffe zur Verfügung, und im Gegenzug erhöhen mikrobielle Endophyten die Vitalität der Pflanze. Endophyten begegnen in planta einer Reihe von komplexen organischen Verbindungen, die in Böden oder anderen Habitaten nicht zu finden sind. Manche dieser Verbindungen zeigen antibakterielle und/oder antifungale Aktivität. Daher wird eine große metabolische Vielseitigkeit von Endophyten erwartet. Bis heute weiß man noch immer sehr wenig darüber, wie und in welchem Ausmaß Mikroorganismen pflanzliche Metabolite nutzen oder wie Endophyten die chemischen Abwehrstrategien von Pflanzen überwinden. Mit diesem Projekt möchten wir folgende Fragen beantworten: (1) Beeinflusst die Zusammensetzung der Sekundärmetabolite einer Pflanze ihre Endophytengemeinschaft? (2) Welche Strategien haben Endophyten entwickelt, um mit potentiell antimikrobiellen Verbindungen der Pflanze umgehen zu können? Um diese Fragen zu bearbeiten, untersuchen wir die Funktion und Physiologie von kultivierbaren und nicht kultivierbaren Endophyten in Warburgia ugandensis, einem tropischen Baum, der nachweislich hochwirksame antimikrobielle Verbindungen enthält. Stammrinde und Wurzel von zufällig gewählten Bäumen aus zwei verschiedenen und gut charakterisierten Stellen in Kenia werden gesammelt und zur Isolierung von pflanzlichen Metaboliten, DNA und Mikroorganismen verwendet. Von jedem Ort werden drei Pflanzenreplikate in drei verschiedenen Entwicklungsstadien gewählt. Pflanzliche Metabolite werden in organischen Lösungsmitteln aus dem Pflanzengewebe isoliert und charakterisiert. Mikroorganismen werden auf unterschiedlichen Selektionsmedien kultiviert, um die Funktion und mögliche Resistenzen der kultivierbaren Endophyten zu studieren. Kultivierungs- unabhängige Analysen der endophytischen Gemeinschaft werden wichtige Informationen über den Einfluss der Sesquiterpene in der Pflanze auf die Zusammensetzung der endophytischen Mikroflora geben. Aus qualitativ hochwertiger, hochmolekularer DNA von ausgewähltem Pflanzengewebe werden Metagenombanken hergestellt und für SIGEX (substrate induced gene expression)-Experimente verwendet. Wobei wir im Besondern nach mikrobiellen Genen suchen, die an der Metabolisierung von pflanzlichen Sekundärmetaboliten beteiligt sind und/oder Resistenz gegenüber antibakteriellen und antifungalen Verbindungen der Pflanze vermitteln.

Mikrobielle Endophyten besiedeln den interzellulären Raum von Pflanzen. Im Unterschied zu anderen Habitaten wie dem Boden oder der Rhizosphäre ist die Diversität und Funktion von endophytisch lebenden Mikroorganismen nur wenig untersucht. Endophyten fügen der Pflanze keinen Schaden zu, die Interaktionen sind viel mehr mutualistisch - die Pflanze bietet einen Lebensraum, der weniger kompetitiv ist als der Boden oder die Rhizosphäre und stellt Nährstoffe zur Verfügung, und im Gegenzug erhöhen mikrobielle Endophyten die Vitalität der Pflanze. Endophyten begegnen in planta einer Reihe von komplexen organischen Verbindungen, die in Böden oder anderen Habitaten nicht zu finden sind. Manche dieser Verbindungen zeigen antibakterielle und/oder antifungale Aktivität. Daher wird eine große metabolische Vielseitigkeit von Endophyten erwartet. Bis heute weiß man noch immer sehr wenig darüber, wie und in welchem Ausmaß Mikroorganismen pflanzliche Metabolite nutzen oder wie Endophyten die chemischen Abwehrstrategien von Pflanzen überwinden. Mit diesem Projekt möchten wir folgende Fragen beantworten: (1) Beeinflusst die Zusammensetzung der Sekundärmetabolite einer Pflanze ihre Endophytengemeinschaft? (2) Welche Strategien haben Endophyten entwickelt, um mit potentiell antimikrobiellen Verbindungen der Pflanze umgehen zu können? Um diese Fragen zu bearbeiten, untersuchen wir die Funktion und Physiologie von kultivierbaren und nicht kultivierbaren Endophyten in Warburgia ugandensis, einem tropischen Baum, der nachweislich hochwirksame antimikrobielle Verbindungen enthält. Stammrinde und Wurzel von zufällig gewählten Bäumen aus zwei verschiedenen und gut charakterisierten Stellen in Kenia werden gesammelt und zur Isolierung von pflanzlichen Metaboliten, DNA und Mikroorganismen verwendet. Von jedem Ort werden drei Pflanzenreplikate in drei verschiedenen Entwicklungsstadien gewählt. Pflanzliche Metabolite werden in organischen Lösungsmitteln aus dem Pflanzengewebe isoliert und charakterisiert. Mikroorganismen werden auf unterschiedlichen Selektionsmedien kultiviert, um die Funktion und mögliche Resistenzen der kultivierbaren Endophyten zu studieren. Kultivierungs- unabhängige Analysen der endophytischen Gemeinschaft werden wichtige Informationen über den Einfluss der Sesquiterpene in der Pflanze auf die Zusammensetzung der endophytischen Mikroflora geben. Aus qualitativ hochwertiger, hochmolekularer DNA von ausgewähltem Pflanzengewebe werden Metagenombanken hergestellt und für SIGEX (substrate induced gene expression)-Experimente verwendet. Wobei wir im Besondern nach mikrobiellen Genen suchen, die an der Metabolisierung von pflanzlichen Sekundärmetaboliten beteiligt sind und/oder Resistenz gegenüber antibakteriellen und antifungalen Verbindungen der Pflanze vermitteln.