Forschungsfeld 1

Optimierung der pflanzlichen Leistungsfähigkeit durch Untersuchung der Schnittstelle zwischen Stoffwechsel und Entwicklung

Forschungsfeld 1 erforscht wie das Zusammenspiel von Stoffwechsel, Lebenszyklus und Entwicklung die Anpassung und Fitness von Pflanzen optimiert.

Der Reproduktionserfolg von Pflanzen hängt maßgeblich davon ab, wie gut die Entwicklung und der Stoffwechsel auf der Ebene der Zellen, Gewebe, Organe und ganzen Pflanze auf einander abgestimmt sind. Die Blattdifferenzierung und -anatomie sind zum Beispiel wichtig für eine optimale Kohlenstoff-Fixierung während der Photosynthese, und der Zuckergehalt einer Pflanze beeinflusst wann sie blüht. 

Ausgehend von diesen Beispielen soll in Forschungsfeld 1 die Schnittstelle zwischen Kohlenstoff-Stoffwechsel, Entwicklungsprozessen und Lebenszyklus untersucht werden. 

Ein wichtiger Ansatz ist der Vergleich verschiedener, nahe verwandter Arten die jeweils unterschiedliche Strategien nutzen, um Entwicklung und Stoffwechsel aufeinander abzustimmen wie z.B. Pflanzen mit einfachen verglichen zu gefiederten Blättern, mit C3 verglichen zu C4 Photosynthese oder einjährige verglichen zu mehrjährigen Pflanzen.

Diese Systeme sollen genutzt werden, um zu untersuchen:

  • Wie Blattform und Blattanatomie funktionell in Verbindung stehen mit der Photosyntheseart und - leistung 
  • Wie die Stoffwechselsituation der Pflanze mit entwicklungsbiologischen Entscheidungsprozessen in Meristemen in Verbindung um Entwicklungsentscheidungen in Meristemen und beiträgt um so den Ertrag und die Fitness zu beeinflussen
  • Wie tragen das Gefäßsystem und die Plasmodesmata zur Ressourcen Verteilung zwischen Organen und Geweben in verschiedenen Entwicklungsstadien bei. 

Ein zentrales Ziel ist dabei, mögliche Verbindungen zwischen Entwicklungsprozessen und Stoffwechselwegen zu entscheidenden Zeitpunkten während des Lebenszyklus der Pflanze vorhersagen zu können. 

Heinrich Heine University
University of Cologne
Max Planck Institute for Plant Breeding Research
Forschungszentrum Jülich