Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

CRC 648 : Molecular mechanisms of information processing in plants

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Gesamtkonzept und Forschungsprogramm

Wachstum und Differenzierung lebender Organismen unterliegen einem kontinuierlichen Anpassungsprozess an eine Vielzahl ständig variierender biotischen und abiotischen Umweltfaktoren. Insbesondere die sessile Lebensweise von Pflanzen erfordert bei ihnen besonders effektive Adaptations- und Abwehrmechanismen. So werden in Pflanzen die verschiedenen biotischen und abiotischen Umweltfaktoren unabhängig voneinander spezifisch erkannt. Signale, die durch verschiedene individuelle Erkennungsvorgänge generiert werden, werden evaluiert und integriert. Komplexe zelluläre und systemische Signaltransduktionsnetzwerke verbinden die Signalperzeption mit der übergreifenden Antwort, um die bestmögliche Anpassung der Pflanzen an die jeweiligen Umweltbedingungen zu erlauben.

Die molekularen Mechanismen der Informationsverarbeitung während dieser Prozesse sind das zentrale Thema des SFB 648. Der SFB widmet sich insbesondere der weiteren Aufklärung der molekularen Mechanismen, die (A) der Interaktion von Pflanzen mit phytopathogenen Mikroorganismen, (B) den intrazellulären Signalnetzwerken und (C) den Signalprozessierungsereignissen zugrunde liegen. Die Forschungsaktivitäten fokussieren daher auf die Mechanismen des Informationstransfers innerhalb der Pflanzenzellen und zwischen Pflanzen und Pathogenen während der Erkennungsphase, der Virulenz und der Abwehr.

Das Forschungsprogramm des SFB 648 basiert auf den Fortschritten, die in den zwei vorangegangenen Förderphasen erreicht wurden.

Projektbereich A : Pflanze-Pathogen Interaktionen

Im Projektbereich A werden Kommunikationsprozesse zwischen Pflanzen und Pathogenen im Kontext der Pathogenvirulenz und der pflanzlichen Abwehr erforscht. Ein Hauptthema ist die funktionelle Charakterisierung mikrobieller Effektoren. Durch den Vergleich der Virulenzfaktoren verschiedener Pathogene sowie die Einbeziehung verschiedener Pflanzenspezies (Kartoffel, Paprika, Tomate) sollen Hinweise auf gemeinsame Infektionsstrategien bzw. Signaltransduktionsketten gewonnen werden.


A1 : Analyse der Virulenzfunktion von Typ III-Effektorproteinen aus Xanthomonas

Prof. Dr. Ulla Bonas, Institut für Biologie, Abteilung Pflanzengenetik


A2 : Funktionelle Charakterisierung des Effektorproteins AvrBs3 aus Xanthomonas

Prof. Dr. Ulla Bonas, Institut für Biologie, Abteilung Pflanzengenetik


A4 : PAMP-vermittelte Pathogenabwehr in Solanum tuberosum

Prof. Dr. Sabine Rosahl,    IPB Halle, Abteilung Stress-und Entwicklungsbiologie


A7 : Virale Replikation und antivirale Immunantwort rekonstituiert in einem pflanzlichen in vitro System

Prof. Dr. Sven-Erik Behrens, Institut für Biochemie und Biotechnologie, Abteilung Mikrobielle Biotechnologie


A8 : Kontrollmechanismen der Typ III-Proteinsekretion im pflanzenpathogenen Bakterium Xanthomonas

Dr. Daniela Büttner, Institut für Biologie, Abteilung Pflanzengenetik


A9 : Wichtige Faktoren für das Wachstum von Xanthomonas campestris pv. vesicatoria in dem pflanzlichen Apoplast

Prof. Dr. Gary Sawers, Institut für Biologie, Abteilung Generale Microbiologie



Projektbereich B : Intrazelluläre Netzwerke

Der Projektbereich B zielt auf die Identifizierung und funktionelle Charakterisierung intrazellulärer Signaltransduktionselemente, die die Perzeption von extrazellulären Signalen mit der jeweiligen Zellantwort verknüpfen. Beispiele für Signalelemente, die studiert werden, sind Mitogen-aktivierte Protein (MAP)-kinasekaskaden und Phosphoinositide in der pflanzlichen Immunantwort, die Regulation der Terpenbiosynthese während des Angriffs durch Herbivore und Pathogene, die Rolle von Inositolpolyphosphaten in der pflanzlichen Hormonantwort, der Elongatorkomplex und seine Rolle in der zellulären Stressantwort, und die Rolle von Chloroplasten und von IQD-Proteinen in zellulären Ca2+-Signalnetzwerken.


B1 : Funktionelle Analyse von MAP-Kinase-Kaskaden der pflanzlichen Immunantwort

Dr. Justin Lee /Prof. Dr. Dierk Scheel   , IPB Halle, Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie


B2 : Die Rolle des Elongator-Komplexes in Anticodon-Modifikation vpn tRNAs und intrazellulären Stress-Signalling

Prof. Dr. Karin Breunig, Institut für Biologie, Abteilung Molekulargenetik


B7 : Regulation der pflanzlichen Terpenbiosynthese durch Herbivoren und Pathogenen

Prof. Dr. Jörg Degenhardt, Institut für Pharmazie, Abteilung Pharmazeutische Biologie und Pharmakologie


B10 : Die Rolle von Phosphoinositiden bei Pflanze-Pathogen-Interaktionen

Prof. Dr. Ingo Heilmann, Institut für Biochemie und Biotechnologie, Abteilung Zelluläre Biochemie


B11 : Integration von Chloroplasten in Ca2+-Signalnetzwerken

Prof. Dr. Sacha Baginsky, Institut für Biochemie und Biotechnologie, Abteilung Pflanzenbiochemie


B12 : Funktionelle Charakterisierung der Arabidopsis IQD Protein Familie

Dr. Katharina Bürstenbinder / Prof. Dr. Steffen Abel   , IPB Halle, Abteilung Molekulare Signalverarbeitung


B13 : Die Balance von Inositolpolyphosphaten als Regulator der Auxin- und Jasmonatwahrnehmung in Arabidopsis thaliana

Prof. Dr. Ingo Heilmann, Institut für Biochemie und Biotechnologie, Abteilung Zelluläre Biochemie



Projektbereich C : Signalverarbeitung im Gesamtorganismus

Im Fokus stehen epigenetische Kontrollmechanismen, die die Chromatinstruktur der Gene beeinflussen. Sie werden von Zelle zu Zelle vererbt und bestimmen das Expressionsmuster von Genen während der Entwicklung und als Reaktion auf biotische und abiotische Faktoren. Mechanismen der Histon- und DNA-Modifizierung als Kontrollelemente epigenetischer Prozesse werden in Arabidopsis und einem pilzlichen Pflanzenpathogen untersucht.


C3 : Heterochromatisches Gensilencing und epigenetische Programmierung bei Arabidopsis thaliana

Prof. Dr. Gunter Reuter, Institut für biologie, Abteilung Entwicklungsgenetik


C7 : Histon-Phosphorylierungsstatus und die Kontrolle der Zellteilung in Arabidopsis thaliana

Dr. Andreas Houben   , IPK Gatersleben, Abteilung Cytogenetik und Genomanalyse


C8 : Epigenetische Kontrolle von heterochromatischem Gensilencing und Pathogenität bei Colletotrichum graminicola

Prof. Dr. Holger Deising, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Abteilung Pflanzenwissenschaften
Prof. Dr. Gunter Reuter, Institut für Biologie, Abteilung Entwicklungsgenetik



Serviceprojekt Z1 : Mikroskopie


Z1 : Untersuchung der zellulären Substruktur und der Lokalisierung biologisch relevanter Moleküle

Dr. Gerd Hause, Biozentrum


Z2 : Zentral Management

Prof. Dr. Ulla Bonas, Institut für Biologie, Abteilung Pflanzengenetik


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