Was wir tun
Wir wollen chemische Signale finden, mit denen Pflanzen und Pilze miteinander kommunizieren. Wenn wir die Signale kennen, wollen wir diese Kommunikation dann zum Nutzen der Menschen verändern – für eine nachhaltige Landwirtschaft. Außerdem wollen wir mit unserer Forschung dabei mithelfen, unsere Landwirtschaft nachhaltiger zu machen, der Dialog mit Partnern aus der Landwirtschaft und der Industrie ist uns daher sehr wichtig. Wie die aktuelle Debatte um das Volksbegehren „Pro Biene“ in Baden-Württemberg zeigt, müssen wir auch den Dialog mit der Öffentlichkeitim Blick behalten. Diese Ziele verfolgen wir in mehreren Schritten, sogenannten Arbeitspaketen:
1. Unsere Forschung
1.1 Biodiversität von Pilzen und Pflanzen
Wenn man etwas finden will, muss man erst einmal etwas haben, worin man suchen kann. Wir brauchen daher also Sammlungen von Pilzen und Pflanzen, wo wir chemische Signale vermuten. Partner IBWF bringt eine Sammlung von mehr als 20000 Pilzstämmen, Partner KIT-BOT eine Sammlung von mehr als 6000 Pflanzenarten in das Projekt mit ein.
1.2 Chiptechnologie
Chemische Kommunikation an ganzen Pflanzen zu untersuchen, wäre sehr aufwendig. Wir arbeiten daher mit Zellen von Pflanzen und Pilzen. Diese sollen auf einem Laborchip miteinander chemisch kommunizieren, ohne einander zu berühren – wir wollen ja Signale mit Fernwirkung finden. Ein von Partnern KIT-IMT und KIT-BOT entwickelter Mikrofluidik-Chip dient als Ausgangspunkt für ein Ökosystem auf dem Chip.
1.3 Auslesesystem für pflanzliche Immunität
Wir wollen Signale finden, mit denen sich pflanzliche Immunität aktivieren lässt (eine Art „Impfung für Pflanzen“). Da wir viele Signale und Kombinationen testen müssen, brauchen wir ein Auslesesystem, das mit pflanzlichen Zellen funktioniert. Hierfür nutzen wir einen von Partner KIT-BOT gefundenen Genschalter aus einer Europäischen Wildrebe mit einem besonders starken Immunsystem. Diesen Genschalter setzen wir vor ein Gen aus einer Qualle, das für das Grün Fluoreszierende Protein kodiert und bringen das Ganze in das Erbgut unserer Testzellen ein. Immer dann, wenn ein Signal das Immunsystem aktiviert, können wir dann ein grünes Leuchten messen.
1.4 Auslesesystem für Wachstumssteuerung
Wir wollen Signale finden, mit denen sich pflanzliches Wachstum hemmen, vielleicht aber auch steigern lässt. Damit lassen sich Bioherbizide oder aber Wachstumsförderer entwickeln. Als Auslesesystem nutzen wir hier Keimlinge der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), die so klein sind, dass man sie in einen Chip integrieren kann. Hier wurden von Partner Unistra ebenfalls auf dem Grün Fluoreszierenden Protein beruhende Auslesesysteme entwickelt, bei denen man das sogenannte Cytoskelett beobachten kann, einen wichtigen Regler für das Wachstum.
1.5 Aufklärung der chemischen Struktur und Synthese des Signals
Wenn man eine interessante Aktivität (sei es Immunaktivierung, sei es Wachstumssteuerung) gefunden hat, geht es daran, das verantwortliche Molekül zu finden und aufzuklären. Dies geschieht über sogenannte aktivitätsgeleitete Fraktionierung. Man trennt die Lösung nach chemischen Eigenschaften in Fraktionen auf und prüft, welche Fraktion für die Wirkung verantwortlich ist. Diese Fraktion wird dann weiter aufgetrennt, bis man die Wirkung auf wenige Kandidatenmoleküle eingeengt hat. Diese werden dann von Partner ALUF mithilfe der neuesten Tricks der Chemie identifiziert. Im zweiten Schritt werden sie dann gemeinsam mit Partner IBWF in größeren Mengen aus den Pilzen erzeugt, damit man ihre Wirkweise genauer untersuchen kann.
1.6 Untersuchung der Wirkweise
Unser langfristiges Ziel ist es, die im Rahmen des Projekts identifizierten Wirkstoffe für einen nachhaltigeren Pflanzenschutz zu nutzen. Hier brauchen wir eine Brücke zur landwirtschaftlichen Praxis. Diese Brücke wird durch den Schweizer Partner, dem Forschungsinstitut für biologischen Landbau(FiBL) gewährleistet. Das FiBL nimmt als assoziierter Partner ohne Interreg-Finanzierung teil und hat langjährige Erfahrung beim Testen und Entwickeln neuer Pflanzenschutzprodukte für den Biolandbau. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Weinbau, wo besonders viel Pflanzenschutz eingesetzt werden muss um die Erträge zu sichern. Zunächst können Kandidaten im Labormaßstab an Reben-Sämlingen erprobt werden. In einem späteren Stadium können Produkte auch im hauseigenen Weinberg geprüft werden. Da pathogene Mikroorganismen mithilfe „chemischer Kriegsführung“ versuchen, sich gegenseitig aus dem Feld zu schlagen, werden in einem ersten Schritt Kandidatenwirkstoffe aus der Pilzsammlung von Partner IBWF am FiBL getestet. Dazu steht ein Zoosporenaktivitätstest-System für die Rebenperonospora, dem Oomyceten P. viticola, zur Verfügung. Zudem wird in Sporenkeimtests und auf Sämlingen die Wirkung gegen andere sehr bedeutende Pflanzenkrankheiten, der Kartoffelfäule, Phytophthora infestans, und dem Apfelschorf, Venturia inaequalis, untersucht.
2. Dialog mit Partnern
2.1 Dialog mit Partnern in Landwirtschaft und Industrie
Um die Ergebnisse unseres Projekts fruchtbar werden zu lassen, brauchen wir Interesse und Unterstützung von Partnern aus Landwirtschaft (wie Wein- und Obstbaubetriebe), aber auch der Industrie (wie Firmen, die Pflanzenschutzmittel entwickeln oder Firmen, die in der Chiptechnologie aktiv sind). Hier werden wir über Umfragen herausfinden, welche Themen und Probleme für die Anwendung wichtig sind, aber auch über gezielte Gespräche mit Firmen sondieren, welche Ergebnisse wir künftig in gemeinschaftlichen Aktivitäten weiterentwickeln sollten.
2.2 Dialog mit der Öffentlichkeit
Unsere Forschung wird letztendlich von der Öffentlichkeit finanziert. Die Öffentlichkeit hat daher ein Anrecht darauf zu erfahren, was wir mit diesem Geld tun. Wir nehmen diesen Auftrag sehr ernst und informieren nicht nur auf dem Weg dieser Internetseite über unsere Arbeit, sondern informieren auch über regelmäßige Pressemeldungen, Broschüren, aber auch in Vorträgen, etwa im Rahmen der von allen Partnern regelmäßig angebotenen Aktivitäten für die Öffentlichkeit. Wir wollen mit dem Projekt auch zeigen, dass die in unserer Region sehr ausgeprägte Wissenschaftskultur unsere Gesellschaft voranbringt.
