Forschung der Professur für Botanik

Forschungsprojekte der Professur

Projektanfang: 01.02.2019
Projektende: 31.01.2022
Förderer: Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst

Projektanfang: 01.06.2018
Projektende: 31.05.2020
Förderer: Bundesministerium für Bildung und Forschung

In diesem Projekt werden zwei innovative Ansätze (CRISPR/Cas und Biolistik) kombiniert, um eine effektive Methode zur Modifikation des Apfelgenoms zu entwickeln. Es wird ein neues Werkzeug für die Mutagenese des Apfels adaptiert und optimiert, ohne dass man auf die Agrobakterien-vermittelte stabile Transformation und/oder die Protoplasten-basierte Regeneration angewiesen ist. Eine derartige Methodik kann sowohl für die Forschung zur Entschlüsselung von Genfunktionen als auch, in Abhängigkeit von politischen Rahmenbedingungen, für die Züchtung von Interesse sein. Im Projekt wird ein System zur transienten Transformation von Pflanzen entwickelt, indem mittels Biolistik Plasmide mit CRISPR/Cas- Konstrukten, die an Goldpartikeln gekoppelt wurden, mit hoher Geschwindigkeit in Pflanzenzellen eingebracht werden. Nach Regeneration der Zellen erhält man Pflanzen, bei denen die transiente Expression der CRISPR/Cas-Konstrukte zu genetischen Modifikationen geführt hat, wobei keine Fremd-DNA im Genom integriert werden sollte. In völlig DNA-freien Versuchsansätzen sollen Ribonukleoproteine (RNPs = Cas-Protein + “guide-RNA“) zum Einsatz kommen. Hierdurch wird das Risiko der Integration von Fremd-DNA ins Ziel-Genom komplett eliminiert. Weiterhin sollen guide-RNAs und Cas-RNAs verwendet werden, um eine DNA-freie Genommodifikation zu erzielen. Die Anwendung dieser Technik bei Obstgehölzen kann einen Beitrag zur Untersuchung grundlegender biologischer Prozesse auf molekularer Ebene leisten und somit helfen, bislang unbekannte Genfunktionen, Geninteraktionen und regulatorische Prozesse schneller und effektiver zu entschlüsseln. Besonders aufgrund der hohen Heterozygotie und der langen juvenilen Phase von Obstgehölzen sind Züchtungen zeit- und kostenintensiv. Ausgewählte Kombinationen von gewünschten Merkmalen erfordern wiederholte und zugleich zeitintensive Rückkreuzungen. Durch den Einsatz des CRISPR/Cas-Systems können Eigenschaften gezielt verändert werden.

Projektanfang: 01.11.2016
Projektende: 31.10.2019
Förderer: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft

Ziel des geplanten Vorhabens ist es, eine schnelle und zuverlässige Selektion von für den Anbau besonders geeigneten Wuchsformen des Kolumnarapfels schon kurz nach der Aussaat zu erreichen. Dazu soll eine Kombination von wenigen Markern identifiziert werden, die eine solche frühe Selektion ermöglicht. In Kombination mit anderen schon bekannten Markern z.B. für das typische Apfelaroma (Rowan et al., 2009; Souleyre et al., 2014) können so qualitativ hochwertige Sorten mit der optimalen Wuchsform schnell und zuverlässig identifiziert werden. Um dieses Ziel zu unterstützen, werden auch Verfahren des „Fast Breedings“ etabliert, damit in der Kombination mit den Markern für Wuchsform eine schnelle Nutzung neuer Sorten in der Praxis ermöglicht werden kann. Damit wird eine zeitnahe Einführung eines effektiven und wirtschaftlich tragfähigen Anbausystems ermöglicht, die eine standortnahe, also regionale Produktion von Wirtschaftsobst für die Fruchtsaftindustrie auf Dauer sichert. Weiterhin wird damit auch für die Anbauer eine wirtschaftliche Einkommensalternative geschaffen.

Projektanfang: 01.07.2014
Projektende: 30.09.2015
Förderer: Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst

Im Bundesnaturschutzgesetz wurde festgelegt, dass ab 2020 bei Pflanzungen in der freien Landschaft gebietsheimisches Pflanzmaterial zu verwenden ist. Für Gehölze gibt es jedoch kaum belastbare Untersuchungen zur genetischen Differenzierung von Populationen in Deutschland und entsprechend ist eine plausible Ausweisung von Herkunftsgebieten kaum möglich. Ziel des Projektes war es, auf Basis von populationsgenetischen Untersuchungen zweier Modellarten, dem Faulbaum (Franula alnus) und dem Pfaffenhütchen (Euonymus europaeus), Aussagen zur räumlich-genetischen Struktur der Populationen in Deutschland und damit zur Abgrenzung regionaler Herkünfte zu liefern als Grundlage für die Ausweisung geeigneter Erntevorkommen und die Gewinnung von herkunftsgesichertem Saatgut.