Pflanzenimmunogenomik

Pflanzenimmunität trifft auf evolutionäre Genomik

Wir suchen nach neuen Immunitätsgenen in Pflanzengenomen.

Immunität – hochinnovativ, hochkonserviert

Die Evolution der Immunität und der akuten Stresstoleranz ist einzigartig in ihrer Geschwindigkeit und ihrem Innovationsreichtum. Organismen und Krankheitserreger bzw. Parasiten entwickeln sich gemeinsam weiter, wodurch beide Seiten gezwungen sind, sich ständig zu verändern und anzupassen, um die jeweils andere Seite zu überlisten. Dies führt zu einer erstaunlichen Innovation molekularer Immunsysteme im gesamten Baum des Lebens. Gleichzeitig ist der Wettlauf zwischen Parasiten und Wirten so alt wie das Leben selbst. Erst vor Kurzem wurde erkannt, dass viele der Immunmechanismen, die wir heute bei Tieren und Pflanzen beobachten, ihre Wurzeln in unseren ursprünglichen gemeinsamen Vorfahren haben – prokaryotische Zellen, die sich seit den Anfängen des zellulären Lebens auf der Erde gegen Viren verteidigten.

Unsere Gruppe hat sich zum Ziel gesetzt, von Entdeckungen im gesamten Stammbaum des Lebens zu lernen, um die komplexen Wege zu entschlüsseln, auf denen sich Pflanzen an Krankheitserreger und Umweltbelastungen anpassen. Unsere Forschung konzentriert sich auf beide Extreme der Evolutionsdynamik, um neue Gene zu entdecken, die an der Anpassung und Immunität beteiligt sind.

Diversifizierung der Immunität

Sich schnell verändernder Selektionsdruck formt sich schnell entwickelnde Genomloci. Diese Genomregionen zeichnen sich durch neuartige Gene, ungezügelte Genduplikation und Translokation sowie Hotspots der Aktivität mobiler genetischer Elemente aus. Dies macht sie zu den am schwierigsten zu untersuchenden Regionen in komplexen Pflanzengenomen. Neueste technologische Entwicklungen ermöglichen es uns endlich, diese Inseln der Vielfalt in einer großen Sammlung von Pflanzen derselben Art klar zu erkennen und zu vergleichen. Wir nutzen diese neuen Ressourcen, um neue Genfamilien zu entdecken, die eine hohe Diversität und schnelle Evolution aufweisen, um neue Kandidatengene zu identifizieren, die an der Immunität und der Anpassung an Stress beteiligt sein könnten.

Erhaltung der Immunität

In den Immunsystemen von Tieren, Bakterien und Pflanzen kann eine bemerkenswerte Konservierung von Immunmodulen beobachtet werden. Immunität hat eine gemeinsame Sprache der Proteindomänen, eine Sprache, die wir endlich verstehen lernen. Wir nutzen diese Konservierung und Wiederverwendung von Immunproteindomänen, um Pflanzenhomologe von bakteriellen und tierischen Immunsystemen zu identifizieren, und nutzen dabei das umfangreiche Wissen über Immunität in anderen Organismen, um die Immunität von Pflanzen besser zu verstehen.