Nachwuchs-Forschungsgruppe „Genetische Technologien“
Seit März 2021 leite ich die Nachwuchs-Forschungsgruppe, die an der Etablierung neuer genetischer Technologien in Bäumen forscht. Wir möchten so CRISPR/Cas in relevanten Baumarten etablieren, sodass wir zukünftig einen ganzen Werkzeugkasten haben, um die Forschung voranzutreiben. Hierbei steht insbesondere die Klimawandelanpassung von Bäumen im Vordergrund: Um den Wald auch trotz der Klimaerwärmung zu erhalten, erforschen wir die genetischen Hintergründe der Trockenstresstoleranz von Bäumen.
Bäume im Klimawandel
Bäume können nicht einfach ihren Standort verlassen, sondern müssen die herrschenden Klimabedingungen auch noch in mehreren Jahrzehnten oder Jahrhunderten überleben können. Ich interessiere mich für die molekularen Mechanismen von abiotischen Stressfaktoren und forsche an der Trockenheits- und Salzstresstoleranz in Pappeln.
Kooperationspartner: Klimawald / PD Dr. Manfred Forstreuter, Freie Universität Berlin
DNA-freie Genomeditierung mit CRISPR-Genscheren
Auf klassischem Wege werden transgene Elemente in Pflanzen überführt, um eine Genomeditierung auszulösen. Mit meinem Team arbeite ich an neuen Wegen: Genomeditierungen sollen in Pflanzen erreicht werden, ohne überhaupt fremde DNA mit den Pflanzenzellen in Berührung zu bringen.
Das Projekt wurde unter der Kurzbezeichnung „aProPop“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.
Etablierung von Genscheren in Pappeln
Bei herkömmlichen Nutzpflanzen ist die Funktionsweise von Genscheren bereits gut erforscht. Gemeinsam mit meinem Team übertrage ich dieses Wissen auf Pappeln und passe die molekularen Mechanismen für unsere Modellbäume an. Dabei testen wir unterschiedliche Genscheren, wie Cas9, Cas12a und Nickasen.
Minimalinvasive Genomeditierungen
Die herkömmliche Genomeditierung setzt eine Mutation an einer festgelegten Stelle in der Erbinformation von Pflanzen, die eine bestimmte Auswirkung auf den Phänotyp hat. In meiner Forschungsgruppe arbeiten wir an neuen, ausgefeilten Methoden. Ein Stichwort hierfür ist „Gene Targeting“.
Transformationssysteme
Eine genetische Transformation ist die Übertragung von DNA in eine Zelle. Hierfür gibt es viele verschiedene Methoden. Es ist eine Besonderheit, dass meinem Team eine besonders große Methodenauswahl zur Verfügung steht. Wir können mit Agrobakterien, mit PEG in Protoplasten und ballistisch mit einer Particle Gun transformieren. Mit dieser breiten Aufstellung können wir unterschiedliche Pflanzenarten erschließen.
Ich interessiere mich für Transformationssysteme für die Rotbuche (Fagus sylvatica), Gemeine Esche (Fraxinus excelsior), Chinesischer Götterbaum (Ailanthus altissima) und Stieleiche (Quercus robur). Die ersten drei Baumarten handelt es sich um weltweit erste Versuche zur Transformation.
Ebenfalls bei uns im Labor: Arabidopsis zur Transformation per floral dip und Nicotiana benthamiana für Agroinfiltrationen. Natürlich transformieren wir auch E. coli und Agrobacterium tumefaciens.
Biomasse-Steigerung in Pappeln
Pappeln werden als nachwachsende Rohstoffe verwendet und lassen sich auch weiterhin optimieren, um eine hohe Effizienz bei der Produktion zu erreichen. Während meiner Promotion untersuchte ich unterschiedliche Gene, um die Biomassebildung in Pappeln zu steigern.
Das Projekt wurde unter der Kurzbezeichnung „PopMass“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.
Einige Worte zur Forschungsförderung
– Compliance –
Alle meine bisherigen Forschungsprojekte sind öffentlich gefördert, namentlich vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (bis Februar 2021).
Seit März 2021 wird meine Forschung vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gefördert. Die dazugehörigen Förderinitiativen wurden vom Deutschen Bundestag beschlossen.
Ich betreibe keine Forschung für (oder gegen) private Unternehmen und habe bislang keine Forschungsgelder aus der Industrie erhalten.
Forschungspartner:innen
Meine Forschung betreibe ich am Thünen-Institut für Forstgenetik in Großhansdorf, gemeinsam mit einem großen Team in meiner Forschungsgruppe sowie vielen hilfsbereiten Kolleg:innen. Ihnen danke ich für ihre Mitarbeit ganz herzlich.
In meinen Forschungsprojekten arbeite oder arbeitete ich zusammen mit Arbeitsgruppen aus verschiedenen Institutionen:
Aktuelle Kooperationen
Freie Universität Berlin (PD Dr. Manfred Forstreuter)
Technische Universität Braunschweig (Prof. Dr. Boas Pucker)
University of Tuscia, Viterbo, Italien (Dr. Silvia Turco)
Universität Düsseldorf, CPGE (Dr. Götz Hensel)
Karlsruhe Institute of Technology (Prof. Holger Puchta)
Universität Hamburg (Dr. Dirk Becker & Prof. Julia Kehr)
Thünen-Institut (PD Dr. Matthias Fladung, Dr. Niels Müller, PD Dr. Birgit Kerstin, Dr. Ben Bubner, Dr. Mirko Liesebach, Dr. Andrea Olbrich u.a.)
Vorherige Kooperationen
Universität Göttingen (PD Teichmann)
Julius-Kühn-Institut für Züchtungsforschung an Obst (Dr. Schröpfer)
Universität Bremen (Prof. Nehls)
Freie Universität Berlin (Prof. Schmülling)
Universität Freiburg (PD Welsch)
Universität Potsdam (Prof. Müller-Röber)
Fraunhofer IAP Potsdam (Dr. Hettrich)
Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam
