Leitbild
Forschungsprofil
Pflanzen haben sich als Konsequenz ihrer sessilen Lebensweise im Laufe der Evolution zu Spezialisten der flexiblen Anpassung mit hoher Widerstandsfähigkeit entwickelt. Die daraus resultierende Artenvielfalt spiegelt sich in einer enormen chemischen Diversität pflanzlicher Naturstoffe wider. Die artspezifischen Muster dieser Naturstoffe erhalten eine zusätzliche Dimension der Komplexität durch dynamische Veränderungen während der pflanzlichen Entwicklung und Anpassung an fluktuierende Umweltbedingungen. Pflanzen reagieren auf Umweltveränderungen und lokale Herausforderungen mit zielgerichtetem Organwachstum und einer flexiblen Umsteuerung ihres zentralen und peripheren Stoffwechsels. Mit Hilfe niedermolekularer Substanzen erschließen Pflanzen externe Ressourcen, wehren Krankheitserreger und Fraßfeinde ab, oder kommunizieren effizient mit benachbarten Organismen. Pflanzliche Anpassungsreaktionen auf veränderte externe Bedingungen werden über die Einbindung multipler und hochkomplexer informationsverarbeitender molekularer Netzwerke reguliert und auf zellulärer und systemischer Ebene realisiert. Die Kenntnis von Struktur, Synthese, Funktion und Wirkmechanismen biologisch aktiver Stoffwechselprodukte und -intermediate, als auch von regulatorisch wirksamen Proteinen und Nukleinsäuren, ist daher Voraussetzung für ein umfassendes Verständnis pflanzlicher Diversität sowie von wachstums- und entwicklungsfördernden Anpassungsprozessen. Dieser Erkenntnisgewinn ermöglicht neue Wege zur Entwicklung widerstandsfähiger Nutzpflanzen, zu einer nachhaltigen Produktion pflanzlicher Primärstoffe und für innovative Biotechnologie- und Wirkstoffentwicklungen als Grundlagen einer pflanzenbasierten Bioökonomie.
Schwerpunkte
Naturstoffe
Neue Erkenntnisse und Anwendungen von pilzlich- und pflanzlich-produzierten Wirkstoffen (Isolierung, Analytik, Metabolomik, Synthese, Chemoinformatik, chemische Eigenschaften, biologische Wirkung, Targetidentifizierung und proteom-basierte Methoden).
Signalträger
Regulation umweltbedingter Anpassungsreaktionen auf molekularer, metabolischer, zellulärer und organismischer Ebene für die Umprogrammierung des pflanzlichen Stoffwechsels und der pflanzlichen Entwicklung. Fokussierung auf relevante biotische und abiotische Parameter, pflanzliche Hormone und chemische Mediatoren, regulatorische Proteine und Nukleinsäuren, sowie assoziierte Signalverarbeitungsmodule.
Interaktionen
Entschlüsselung der molekularen Erkennung, Signalverarbeitung und Abwehrreaktionen in organismischen Interaktionen zwischen Pflanzen, Pathogenen, Symbionten und Endophyten. Fokussierung auf die chemische Kommunikation mit dem Mikrobiom in der Rhizo- und Phyllosphäre.
Biotechnologie
Biosynthese, Regulation und Design von Stoffwechselwegen. Biokatalyse, Metabolic Engineering und synthetische Biologie eröffnen neue Wege zur Produktion wertvoller Naturstoffe und deren Derivate auf der Basis natürlicher oder rational konzipierter Biosynthesewege.