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Fast & harmonious: Systemische Signaltransduktion gegen Herbivorie

Beschreibung

Es gibt etwa eine halbe Million Arten pflanzenfressender Insekten, die die Pflanzenpopulationen beeinflussen und starken Druck auf sie ausüben. Im Gegensatz zu Tieren verfügen Pflanzen jedoch nicht über ein schnelles zentrales Nervensystem, um auf solche äußeren Reize zu reagieren. Dennoch können sie sich, wenn sie von Pflanzenfressern attackiert werden, auf einen ausgeklügelten Mechanismus verlassen: die Bildung eines systemischen Wundsignals.

Bei diesem Mechanismus ist die schnelle Ausbreitung elektrischer Signale eng mit chemischen Signalen wie intrazellulären Veränderungen des freien Ca2+-Spiegels und reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) abgestimmt. Dadurch können Pflanzen, die Wahrnehmung der Verwundung an entfernte, unbeschädigte Gewebe „kommunizieren“.

An der Weiterleitung des Wundsignals sind Glutamat-ähnliche Rezeptoren (GLRs) entscheidend beteiligt. Die genaue Funktion der GLRs bei der Aktivierung der pflanzlichen Abwehrreaktionen in verschiedenen Pflanzenarten ist aber noch weitgehend unbekannt.

Ziel dieses Projekts ist es, Arabidopsis-Mutantenlinien und CRISPR-Cas9-editierte Tomatenlinien mit beeinträchtigter GLR-Funktion im Hinblick auf ihre Anfälligkeit gegenüber Insektenherbivoren unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen.

Beschreibung des interdisziplinären Teils des Projekts
In diesem Projekt wird die Funktion der GLRs durch die Kombination von Methoden aus verschiedenen biologischen Disziplinen, wie Molekularbiologie, Pflanzenphysiologie und Entomologie, untersucht.
Projektzeitraum
Wintersemester 2024/2025
Bewerbungszeitraum
14.10. bis 04.11.2024
Durchführung
semesterbegleitend
Details zu Projektzeitraum und Durchführung

Die Versuche werden im November/Dezember beginnen. Mutante Arabidopsis- und Tomatenlinien wachsen in Pflanzenwachstumskammern unter kontrollierten Bedingungen. Larven von Generalisten und spezialisierten Insektenherbivoren werden 10 Tage lang auf einzelnen Pflanzen gehalten. Das Gewicht der Larven wird jeden zweiten Tag aufgezeichnet. Am Ende eines jeden Versuchs werden die Phänotypisierung auf der Grundlage von Bildern sowie Parameter im Zusammenhang mit der Aktivierung der pflanzlichen Abwehrreaktion ausgewertet. 

Studienfach
Agrarbiologie
Agrarwissenschaften
Biologie
Biologie - Lehramt
Betreuende
Sergio Mosquera Rodriguez
Institut
Institut für Biologie (190) (Physiologie und Biochemie der Pflanzen (190c))
Sprache
deutsch/englisch
Teilnehmendenanzahl
min. 1, max. 2
Arbeitsaufwand
ca. 180 Stunden pro Teilnehmende:r | 6 ECTS-Punkte

Arbeitsaufwand (Stunden und ggf. ECTS) sind ungefähre Angaben. Die tatsächlich vergebenen ECTS-Punkte ergeben sich aus der tatsächlich geleisteten Arbeit.

 
Für dieses Projekt ist kein Motivationsschreiben des Studierenden erforderlich
Projektart
experimentell
Lernziele

Die Teilnehmende lernen in diesem Projekt:

Die Teilnehmer an diesem Projekt werden Erfahrungen sammeln in:

  1. Planung und Konzeption von Experimenten: Aufstellung spezifischer Hypothesen, Bildung von Versuchsgruppen, Wiederholungen, Randomisierung. 
  2. Verschiedene Ansätze zur Bestimmung der Anfälligkeit von Pflanzen für Herbivorbefall: bildgestützte Quantifizierung von Herbivorschäden an Blättern, Messung der Pflanzenbiomasse.
  3. Molekulare Methoden zur Bewertung der Aktivierung der Pflanzenabwehr: Extraktion von Pflanzen-RNA, Transkriptionsanalyse von abwehrrelevanten Genen mittels qPCR. 
  4. Arbeiten mit pflanzenfressenden Insekten von landwirtschaftlicher Bedeutung: Bewertung der Gewichtszunahme von Spodoptera exigua- oder Manduca sexta-Larven nach Aufzucht auf WT- oder Mutantenlinien von Arabidopsis und Tomatenpflanzen. 
  5. Statistische Analyse: Varianzanalyse, lineare gemischte Modelle.
Anmerkungen für Studierende
Dokument
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Schlagworte
Wundsignaltransduktion, Glutamat-ähnlichen Rezeptoren (GLRs), pflanzliche Abwehrreaktion