SEED FUND 3.0 - Neue Projekte:
Pflanzenschutz, Nährstoffrecycling, Biomasseaufschluss

Bodenlebende pflanzenparasitäre Nematoden verursachen im Nutzpflanzenanbau weltweit jährlich wirtschaftliche Schäden von rund 100 Mrd. US-Dollar. Substanzen zu ihrer chemischen Bekämpfung sind umweltschädlich und in den meisten Ländern verboten. Im Projekt ProRNA soll getestet werden, ob der Mechanismus der RNA-Interferenz, bei dem die Translation einer spezifischen mRNA zu Protein mit Hilfe einer komplementären RNA unterbrochen wird, als umweltfreundliche Alternative geeignet ist. Dabei muss die RNA jedoch so „verpackt“ werden, dass sie im Boden nicht sofort abgebaut wird.

Im Projektverlauf werden zunächst aus dem Genom einer Nematodenart, die Karotten befällt, Zielgene und darin geeignete Sequenzen für die RNA-Interferenz ausgewählt. Anschließend werden Produktionsstämme und Expressionskassetten entwickelt und die mikrobielle Produktion von doppelsträngiger RNA etabliert. Die erhaltenen dsRNAs werden in verschiedenen Formulierungen in vitro und in vivo an Nematoden, Pflanzen und Bodenproben getestet.

Laufzeit: 24 Monate

Phosphat ist ein Hauptbestandteil von Dünger und essentiell für die Landwirtschaft.  Überschüssiges Phosphat endet in Klärschlämmen oder in Gewässern, wo es die Umwelt schädigen kann und für eine weitere Nutzung praktisch verloren ist. Gleichzeitig werden die weltweiten Phosphaterzvorkommen spätestens in 300 Jahren erschöpft sein. Deshalb werden Konzepte für die Rückgewinnung von Phosphat z.B. aus landwirtschaftlichen Restströmen oder Abwässern dringend benötigt.

In vergangenen BioSC-Projekten (P-ENG, QuantiP) wurde die enzymatische Rückgewinnung von Phosphat aus Rapspresskuchen mit Hilfe von Phytasen erprobt. Im Projekt ScreenP soll ein neuartiges produktspezifisches Hochdurchsatz-Durchmusterungssystem für die Enzym-Optimierung entwickelt werden, um maßgeschneiderte Phytasen für verschiedene Restströme bereitstellen zu können. Dabei werden Methoden des Protein engineering kombiniert mit der Messung der Enzym-Expression über die Atmungsrate des Produktionsorganismus sowie mit der NMR-gestützten Identifizierung und Quantifizierung des erhaltenen Phosphats.

Laufzeit: 12 Monate

Um die Wirtschaftlichkeit von Bioraffineriekonzepten zu verbessern, ist es wichtig, Vorhersagen zur Effizienz treffen zu können. Ein wichtiger Prozessschritt in vielen Bioraffineriekonzepten ist die enzymatische Verzuckerung von Lignocellulose. Aufgrund der Variabilität und Heterogenität des Substrats ist er jedoch schwer zu optimieren. Hier werden neue Methoden zur Modellierung sowie ein tieferes Verständnis der zugrundeliegenden biochemischen Prozesse benötigt.

Das Projekt PREDIG zielt darauf ab, auf der Grundlage von Vorarbeiten eine freie, quelloffene, modulare und benutzerfreundliche Software zu entwickeln, die zur Modellierung von Verzuckerungsprozessen für verschiedene Arten von Biomasse geeignet ist. Dabei sollen sowohl grundlegende Fragen zu Mechanismen und Kinetik als auch angewandte Fragen z.B. nach optimalen Enzymcocktails adressiert werden. Mit Experimenten zu der Auswirkung struktureller Eigenschaften der Biomasse auf die Verzuckerung werden bestehende Datensätze ergänzt, bevor das mathematische Modell ausgearbeitet und eine Benutzeroberfläche programmiert wird.

Laufzeit: 12 Monate