Zusammenfassung

Ein Mangel an Eisen kann für die Landwirtschaft eine große Herausforderung darstellen. Mikoorganismen können diesen essenziellen Mikronährstoff bioverfügbar machen, da sie sogenannte Siderophore als Sekundärmetabolite produzieren und sekretieren können, die unlösliches Fe³⁺ komplexieren. In neueren Studien konnte gezeigt werden, dass mikrobielle Siderophore bei einer Eisenlimitierung im Boden zur Fe-Versorgung von Pflanzen und somit zu einem verbesserten Pflanzenwachstum beitragen können. Daher weisen Siderophore für die Agrarindustrie ein großes Anwendungspotential als alternativer Düngerinhaltsstoff auf. Die natürliche Biosynthese in Bakterien wird jedoch durch komplexe Regulationsnetzwerke z.B. in Abhängigkeit der Eisenverfügbarkeit strikt kontrolliert. Dadurch sind eine funktionelle Analyse und die biotechnologische Produktion bislang stark erschwert. Somit stellt die effiziente Synthese von Siderophoren in genetisch veränderten Bakterien eine interessante Alternative dar, um den Zugang zu dieser Klasse von Wertstoffen zu ermöglichen. In dem geplanten interdisziplinären Projekt soll daher (i) ein Pseudomonas putida-basierter Prozess für eine effiziente Produktion von Siderophoren anhand des gut charakterisierten, wasserlöslichen Pyoverdins etabliert werden. Parallel werden wir (ii) evaluieren, inwiefern Vesikel der äußeren Membran als extrazelluläre Mikrokompartimente für die Verpackung von Siderophoren verwendet werden können. Parallel werden (iii) lösliches und Vesikel-verpacktes Pyoverdin im Hinblick auf seine Pflanzenwachstum-fördernde Wirkung charakterisiert. Dazu werden wir untersuchen, inwieweit die Verpackung von Pyoverdin in Vesikeln dessen Stabilität und Aufnahme in Pflanzen als wichtige Charakteristika für den geplanten Einsatz als Wurzel- bzw. Blatt-applizierte Pflanzendünger beeinflusst.

SEED FUND 3.0 Projektleiter

Dr. Thomas Drepper
IMET - Molekulare Enzymtechnologie
HHU Düsseldorf
email: t.drepper[at]fz-juelich.de

Partner

Dr. Thomas Drepper, IMET - Molekulare Enzymtechnologie, HHU Düsseldorf
Prof. Dr. Peter Dörmann, IMBIO - Molekulare Biotechnologie der Pflanzen, Universität Bonn

Projektlaufzeit

01.10.2023 - 30.11.2024

Förderung

ProPlantMicro ist Teil des NRW-Strategieprojekts BioSC und wird vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.