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In den kommenden Jahrzehnten wird unser Planet weiterhin mit dem Klimawandel konfrontiert sein, der mit der globalen Erwärmung verbunden ist. In diesem Szenario wird die Landwirtschaft unter Ertragseinbußen leiden, und infolgedessen werden die Ernährungssicherheit und die erneuerbaren pflanzlichen Energiequellen zu einer noch größeren Herausforderung für künftige Generationen. Es wird daher von entscheidender Bedeutung sein, stressresistente Pflanzen mit modifiziertem Genom zu entwickeln.
Bemerkenswert ist, dass Pflanzen eine große Anzahl von Signalpeptiden (etwa 1000 bei Arabidopsis) produzieren, die die Entwicklung oder die Reaktion auf Stress vermitteln. Unser laufendes SNF-Projekt AMBIZIONE entdeckt die Rolle der CLE-Familie von Peptiden bei der Bildung des wasserleitenden Wurzelgewebes, Xylem genannt, und bei der Reaktion auf abiotischen Stress wie Dürre, Salz und Hitze. Wir fanden heraus, dass spezifische CLE-Peptide die Ausdehnung wasserleitender Zellen negativ regulieren und dass infolgedessen Funktionsverlustmutanten die Anzahl der Metaxylem-Zelldateien erhöhten. Bemerkenswerterweise wurde bei einigen Spezies gezeigt, dass vergrößertes Metaxylgewebe positiv mit einer besseren Anpassung an Wasserdefizitbedingungen korreliert ist. In unseren vorläufigen Experimenten konnten wir bei den dürrebedingten Funktionsverlusten von Mutanten, die mit Arabidopsis xylem in Verbindung stehen, eine etwas bessere Toleranz gegenüber Trockenheit feststellen. Darüber hinaus untersuchten wir Schlüsselmutanten und Promotoren von CLE-Genen unter Stressbedingungen und konnten Gene nachweisen, die unter Hitze-, Trockenheits- oder Salzstressbedingungen hochreguliert werden. Die Ergebnisse des AMBIZIONE-Projekts werden den Grundstein für dieses stärker technologieorientierte COST-Projekt legen. Wir nutzen den Vorteil unserer neuen hochmodernen Proteomik-Plattform an der Universität Freiburg, um Veränderungen im Peptidom bei abiotischem Stress wie hohen Temperaturen und Trockenheit in grossem Massstab nachzuweisen. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden die biologische Rolle von Peptiden und ihren Rezeptoren bei der Stressadaptation beleuchten und zu einem oder mehreren Patenten für das Design stressresistenter Kulturen führen.