Am Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (Biologie 3) verfolgen wir einen multidisziplinären Ansatz, um zu verstehen, wie Pflanzen Stress ertragen und überwinden. Unser Ziel ist es, durch das Verständnis zellulärer Prozesse auf molekularer Ebene zur Entwicklung nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken beizutragen und einen Beitrag zur „Meeting Global Challenges“ dem übergeordneten Ziel der RWTH Aachen zu leisten.
Wir untersuchen, wie Pflanzen Umweltreize wahrnehmen und sich schnell an Stress anpassen, wobei wir uns auf die Mechanismen konzentrieren, die eine effiziente Anpassung an biotischen und abiotischen Stress ermöglichen. Diese Reaktionen erfolgen auf mehreren Ebenen, wobei die koordinierte Proteolyse eine zentrale Rolle bei der Umgestaltung des Proteoms und der Aufrechterhaltung der Proteinhomöostase (Proteostase) während zellulärem Stress spielt. Im Mittelpunkt dieser Prozesse steht Ubiquitin, ein konserviertes Signalmolekül, das posttranslational an spezifische Zielproteine gebunden wird. Diese Vorgänge sind während einer Infektion von entscheidender Bedeutung, da sie die effektive Aktivierung von Abwehrmechanismen ermöglichen und in der Lage sind, zelluläre Schäden durch Krankheitserreger abzufangen. In einem komplementären Ansatz erforschen wir die Interaktion von Pflanzen, Pathogenen und ihrer Umwelt in einem holistischen Ansatz um eine nachhaltige Landwirtschaft und Nahrungsmittelsicherheit zu gewährleisten.
Unsere primären wissenschaftlichen Ziele bestehen darin, die Mechanismen der Substrat-Ubiquitinierung und die Regulation von Immunantworten im Allgemeinen aufzuklären. Letztendlich streben wir an, Strategien zur Entwicklung resistenter Nutzpflanzen zu erarbeiten, indem wir verschiedene Ansätze wie die gezielte Proteinabbau-Technologie (Targeted Protein Degradation; TPD) nutzen.
Unsere Hauptaufgabe besteht darin, Studenten und Nachwuchswissenschaftler durch Neugier und forschungsbasierte Lernerfahrungen in der Pflanzenbiologie zu fördern. Unser Ziel ist es, ihr Fachwissen in molekularer Pflanzenphysiologie, Biochemie und computergestützter Systembiologie zu kultivieren und sie in die Lage zu versetzen, die komplizierten Abläufe in Pflanzen zu erforschen. In diesem Zusammenhang setzen wir auch auf eine praxisnahe Bildung unserer Studierenden im Bereich der Phytomedizin und landwirtschaftlichen Anforderungen.
Wir sind davon überzeugt, dass das Verständnis der grundlegenden Mechanismen, durch die Pflanzen in der Lage sind, unter schwierigen Umweltbedingungen zu überleben, die Grundlage für die Entwicklung von Lösungen für eine nachhaltige Landwirtschaft angesichts des Klimawandels bilden wird.
Wir werden unsere einschlägige Expertise in der molekularen Stressphysiologie, der pflanzlichen Phytopathologie und der Pflanzenbiochemie und -physiologie in enger Kooperation mit den anderen Teilnehmern im Bioeconomy Science Center einbringen, um die auf Pflanzen basierenden, bioökonomischen Herausforderungen der Zukunft schlagkräftig anzugehen. Unsere Arbeiten sollen insbesondere im Forschungsschwerpunkt „Nachhaltige pflanzliche Bioproduktion und Ressourcenschutz“ dazu beitragen, das angeborene Abwehrpotenzial von Pflanzen gegen biotischen und abiotischen Stress auszunutzen und zu optimieren. So werden wir helfen, den Ertrag von Nahrungs-, Futter-, und Energiepflanzen auch unter suboptimalen Umweltbedingungen langfristig sicherzustellen.
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