Abteilung für Molekulare Ökologie
Kommissarische Leitung: Sarah O´Connor
Forschungsprojekte
Rayko Halitschke
Als Koordinator der analytischen Plattform bin ich für die Entwicklung und Optimierung von analytischen Werkzeugen in der Abteilung für Molekulare Ökologie verantwortlich. Mein Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung von Hochdurchsatzmethoden für die metabolische Charakterisierung großer Populationen rekombinanter Inzuchtlinien (RILs). Mit einer Kombination aus gezielten und ungezielten Metabolomics-Analysen und ökologischer Phänotypisierung versuchen wir, wichtige chemische Merkmale, die biotische Interaktionen vermitteln, und den zugrunde liegenden genetischen Hintergrund, der diese reguliert, zu identifizieren. Ich bin auch Mitglied des Sonderforschungsbereichs 'ChemBioSys' und des Exzellenzclusters 'Balance of the Microverse', die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert werden.
Mein Hauptforschungsschwerpunkt ist die Identifizierung von Pflanzenmerkmalen, die die Interaktionen mit Pflanzenfressern, ihren natürlichen Feinden sowie Bestäubern und die Rekrutierung des pflanzlichen Mikrobioms steuern, unter Verwendung der vorwärtsgenetischen MAGIC-Plattform, die im letzten Jahrzehnt in der Abteilung entwickelt wurde. Die 26-Eltern-MAGIC-Kartierungspopulation erfasst einen großen Teil der natürlichen Variation, die in Nicotiana attenuata in seinem gesamten Verbreitungsgebiet zu finden ist. Wir werden eine Kombination aus naturgeschichtlichen Beobachtungen im Feld, gezielten sowie unvoreingenommenen Metabolomics-Analysen und Mikrobiom-Sequenzierung verwenden, um Loci zu identifizieren, die Merkmale kontrollieren, die an diesen komplexen ökologischen Interaktionen beteiligt sind. Funktionstests mit unserer Reverse-Genetik-Plattform werden an unseren Feldstandorten in Utah und Arizona durchgeführt. Dieser neue Ansatz ermöglicht ein unvoreingenommenes Screening nach neuen, ökologisch wichtigen Merkmalen und der zugrundeliegenden genetischen Kontrolle, die in Reverse-Genetik-Experimenten, die auf a priori Wissen über Gene basieren, schwer zu finden waren.
(Dr. Rayko Halitschke)
Pooja Snehrashmi Mehta
Das pflanzliche Mikrobiom spielt eine wichtige Rolle beim Schutz von Pflanzen vor verschiedenen ökologischen Härten. Nicotiana attenuata nutzt sein Mikrobiom, um sich gegen Wurzelfäule und Welkekrankheiten zu schützen. Außerdem verbessert sie ihren eigenen Phänotyp durch Energieeinsparung, indem sie Mikroben bei der Durchführung von Aufgaben wie der Nährstoffassimilation einsetzt. Über die grundlegenden Prozesse, die bei der frühen Rekrutierung eines ausgewogenen Pflanzenmikrobioms beteiligt sind, ist wenig bekannt. Unser Projekt konzentriert sich darauf, die Frage zu verstehen: Bilden Pflanzen ihr eigenes Mikrobiom, indem sie einen Teil der Mikroben aus der Umwelt durch die Bereitstellung von Nährstoffen in Form von Wurzelexsudaten einsetzen? Um ein funktionelles Verständnis des Mikrobioms zu erlangen, beabsichtigen wir, ein natives synthetisches Mikrobenkonsortium (nSynCom) in einem gnotobiotischen System während der Keimungsstadien einzusetzen. Wir untersuchen Veränderungen in der Rekrutierung im frühen Keimungsstadium, indem wir molekulare Hochdurchsatz-Plattformen einsetzen, um absolute Variationen im nSynCom zu überwachen. Um die Metaboliten zu entschlüsseln, die die Dynamik der Gemeinschaft antreiben, werden wir die Toolbox für transgene Linien nutzen, die durch gezielte und nicht gezielte Metabolom-Plattformen unterstützt wird. Um die natürlichen Variationen bei der Rekrutierung und Aufrechterhaltung des Mikrobioms zu untersuchen, werden wir Multi-Parent Advanced Generation Inter-Cross (MAGIC) und deren Mikrobiom-Assoziationen durch Quantitative Trait Loci (QTL) Imputationen untersuchen und die Hypothese schließlich im Feld testen.
(Pooja Mehta, Doktorandin)
Caiqiong Yang
Triterpene sind im Pflanzenreich weit verbreitet und haben eine breite Palette von Anwendungen in medizinischen, landwirtschaftlichen und industriellen Bereichen. Als ökologische Modellpflanze sind das Triterpen-Reservoir von N. attenuata und seine ökologische Bedeutung noch weitgehend unentdeckt. Mein Forschungsinteresse ist es, die ökologischen Funktionen der Triterpene in N. attenuata aufzudecken, indem ich Metabolomics, biochemische, genetische und ökologische Ansätze verwenden.
(Caiqiong Yang, Doktorandin)