ABBt - Botanik und Molekulare Genetik | RWTH Aachen

Prof. Dr. Joost van Dongen (kommissarische Leitung)

Ehemaliger CoreGroup Leiter: Prof. Dr. Björn Usadel, IBG-4: Bioinformatik, Forschungszentrum Jülich

Forschungsthemen und Profil (mit Bezug zur Bioökonomie)

Wie reagieren Pflanzen auf eine Änderung in der Verfügbarkeit von Zuckern, wie gelangt photosynthetisch fixierter Kohlenstoff in die Zellwand und wie wird diese überhaupt synthetisiert und wieder abgebaut? Dieses sind wichtige biologische Fragen, die die Gruppe mittels „klassischer“ biologischer und biochemischer als auch mittels neuer „integrativer“ Ansätze bearbeitet. Hierzu werden Methoden der Bioinformatik, der mathematischen Modellierung und „omics“ Technologien benutzt.

Experimentell entwickelt die Gruppe neue Methoden, um gezielt Intermediate wie Nukleotidzucker zu messen, die wichtig für die Zellwandsynthese sind. Um neue Einsichten in die Zellwandbiosynthese und Modifizierung zu bekommen, benutzt die Gruppe natürliche wie auch induzierte Variation in Pflanzen. Natürlich werden auch neue „lead“ Gene mittels Techniken der reversen Genetik bearbeitet, die von dem theoretisch arbeitenden Teil der Gruppe gefunden wurden.

Innerhalb diesen Teils werden Fragestellung bearbeitet, wie biologische Daten effizient gespeichert und visualisiert werden können. Hierbei gelangt die Gruppe zu neuen Verständnissen biologischer Fragestellungen indem Hochdurchsatzdaten (wie z.B. Metabolomics oder „next generation sequencing“ Daten) integrativ untersucht werden. Dieses geschieht u.a. durch Anreicherung mit einer strukturierten Wissensbasis und mittels Techniken des maschinellen Lernens. Außerdem entwickelt die Gruppe neue Algorithmen und Werkzeuge um die Interpretation und Analyse von „next generation sequencing“ zu vereinfachen.

Beiträge zum BioSC

Die Stärken des Institutes liegen in der Analyse der wichtigen ökonomischen Ressource der pflanzlichen Zellwand, sowie in der Analyse von Hochdurchsatzdaten und deren Anwendung auf neue biologische Probleme. Weiterhin bringt das Institut einen großen Wissensschatz an pflanzlichen Annotationen mit.

Hierbei wird die Expertise auf dem Gebiet der Zellwand(analytik) hauptsächlich in die „Verbesserung der Qualität und Quantität von Biomasse“ sowie „Optimierung der Nutzbarkeit pflanzlicher Biomasse durch verbesserte stoffliche Zusammensetzung der Pflanzen“ fließen. Zu einem späteren Zeitpunkt könnten invasive Messungen der Zellwand im mittleren Durchsatz durchgeführt werden.

Auf den Querschnittsgebieten wird das Institut sich auf den Gebieten der „genombasierten Methoden“ und hier speziell auf der Annotation von pflanzlichen Stoffwechselwegen und später der Regulation einbringen können. Außerdem kann die Gruppe ihre umfangreichen Erfahrungen auf dem Gebiet „Data Retrieval und Wissensdarstellung“ einbringen.