Gesunder Reis für die Ernährung der Welt

Die Resistenz gegen den bakteriellen Blattbrand (BLB), der durch das pathogene Bakterium Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) verursacht wird, ist in Asien und Afrika eine sehr wertvolle landwirtschaftliche Eigenschaft, da die Krankheit die Reiserträge erheblich reduziert.

Während des Infektionsprozesses injizieren die Xanthomonas-Bakterien virulenzfördernde Proteine, d.h. Transkriptionsaktivator-ähnliche Effektoren (TALEs), in die Reiszellen. Diese bakteriellen Proteine binden an die Reis-DNA und stimulieren die Transkription von Reisgenen, die für Saccharose-Transporter kodieren. Der Export von intrazellulärer Saccharose durch die Saccharose-Transporter von Reis führt zu einer Anfälligkeit für den Erreger. Die präzise Bearbeitung der Reis-DNA-Elemente, die von den pathogenen Bakterien ausgenutzt werden, führt zu einer vollständigen und breiten Resistenz gegen den BLB.

Während meines Postdoc-Studiums möchte ich fortschrittliche biotechnologische Werkzeuge und Ansätze für die Entwicklung von Elitereislinien mit verbesserter Resistenz gegen Xoo und andere Krankheitserreger nutzen. Anstatt sich auf konventionelle transgenabhängige Ansätze zu verlassen, die zur Einschleusung von Transgenfragmenten in das Pflanzengenom führen,  konzentriere ich mich auf die Etablierung einer transgenunabhängigen (transgenfreien) Editierung der von den pathogenen Mikroorganismen genutzten Elemente.

Der Ansatz des transgen-unabhängigen Genome Editing ermöglicht die direkte Einbringung von Editing-Komponenten in Form von vormontierten Ribonukleoprotein-Komplexen (Protein und RNA) in einzelne Reiszellen mit anschließender Regeneration von Pflanzengewebe aus jeder editierten Zelle. Diese Ribonukleoproteinkomplexe werden in einer Reispflanze schnell abgebaut, so dass der Prozess des Genome Editing schnell und zeitlich begrenzt ist.