Pflanzliche Zellbiologie und Biotechnologie | HHU Düsseldorf

Prof. Dr. Markus Pauly

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Forschungsthemen und Profil (mit Bezug zur Bioökonomie)

Mit einer geschätzten jährlichen Produktion von 180 Milliarden Tonnen pro Jahr repräsentieren Pflanzenzellwände (Lignozellulosen) eine enorme erneuerbare Ressource, von denen momentan nur 2% von Menschen genutzt werden. Der größte Engpass dieser klima-neutralen Ressource für eine nachhaltige Produktion von Grundchemikalien ist die Widerspenstigkeit des Zellwandmaterials (z.B. Holz und Stroh) gegenüber Abbauprozessen. Mit unseren verschiedenen Forschungsprojekten versuchen wir die strukturellen Merkmale der Pflanzenzellwand zu charakterisieren, die zu dieser Abbauwiderspenstigkeit führen. Die Auswahl oder gezielte Veränderung von Pflanzensorten mit veränderter Zellwand und daher mit reduzierter Abbauwiderspenstigkeit führt zu einer Verbesserung der Ausbeute und reduziert den Energie-Verbrauch für die Herstellung von Rohstoffchemikalien.

Beiträge zum BioSC

Unser Institut befasst sich mit Forschungsthemen in dem Bereichen „Nachhaltige Bioproduktion und Resourcenschutz“ und „Mikrobielle und molekulare Stoffumwandlung“. Dazu gehören:
- eine analytische Plattform für eine detaillierte Strukturanalyse von Zellwandmaterialien (Zellulose, Hemizellulose, Pektin und Lignin Gehalt und Komposition). Massenspektrometrische Analyse von Kohlenhydratpolymeren in der pflanzlichen Biomasse und deren Substitution.
- Selektion von Pflanzensorten (Mais, Reis), deren agronomische Reststoffe (z.B. Stroh) bessere Aufschlussmöglichkeiten vorweisen.
- Technische Veränderung der Zellwandpolymere in der Pflanze, um einen höheren Ausgangsstoffertrag und eine Verminderung von Prozessinhibitoren in der Biomasse zu erzielen.
- Auswahl und Testen von spezifischen Enzymen, die zum Abbau von Zellwandpolymeren genutzt werden können.