Description: Aktuelle Klimamodelle prognostizieren bis zum Jahr 2100 einen Anstieg der Lufttemperaturen im globalen Durchschnitt um 1-4°C. Ziel dieses Projektes ist es den Einfluss des Klimawandels auf Pflanze-Pathogen Interaktionen und im speziellen auf das pflanzliche Immunsystem zu studieren um die Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen gegen Krankheiten in einem sich verändernden Klima zu verbessern. Wir werden die Auswirkungen des Klimawandels auf die Immunität von Nutzpflanzen an isogenen Paprika-Genotpyen untersuchen, die funktionell unterschiedliche klonierte Resistenzgene (R/r) tragen. Wir werden drei verschiedene Arten von r/R-Genen untersuchen: 1) NLR-Typ R-Proteine, die am häufigsten vorkommende R-Protein-Klasse, welche mikrobielle Effektorproteine erkennen und Immunreaktionen auslösen, die typischerweise eine hypersensiblen Zelltodreaktion (HR) der Pflanze bedingen. 2) R-Gene vom Executor-Typ, die mikrobielle Effektorproteine über Bindelemente ihrer Promotoren erkennen, was Expression des Executor-R-Gens bedingt und eine HR auslöst. 3) Wirtssuszeptibilitätsgene (S-Gene), die der Erreger zur Vermehrung benötigt und die, wenn sie mutiert sind, eine rezessiv vererbte Resistenz gegen den Erreger verleihen. Wir werden zunächst über Experimente in Klimakammern klären, ob sich r/R Gene, die sich mechanistisch grundlegend unterscheiden, in Bezug auf die Thermotoleranz unterscheiden. Wir werden dann unlängst entwickelte Genome Editing-Ansätze verwenden, um thermotolerante Paprika R-Gene in das Tomatengenom zu integrieren. Um dein Einfluss des Klimawandels auf die pflanzliche Immunität und Xanthomonas unter Feldbedingungen zu untersuchen, werden wir ein Mehrgenerationen-Feldexperiment in OpenTop-Kammern durchführen, das die Klimaschwankungen zwischen den Jahreszeiten berücksichtigt. Insbesondere werden wir untersuchen, wie sich Temperaturschwankungen auf die Interaktion von Wirts-R-Genen mit Pathogen-Virulenzmechanismen auswirken, um die Infektionsdynamik von Pathogenen und Selektionsmuster auf Genebene zu hinterfragen. Das vorgeschlagene Projekt verfolgt einen synergetischen Ansatz, der Physiologie, Wirts-Pathogen-Dynamik und die Anwendung neuartiger Genome-Editing-Tools kombiniert, um klimaresistentere Nutzpflanzen zu entwickeln.
Types:
SupportProgram
Origins:
/Bund/UBA/UFORDAT
Tags:
Genom
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Phytopathologie
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Klimavariabilität
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Lufttemperatur
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Nutzpflanze
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Immunsystem
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Klimamodell
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Pflanzenzüchtung
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Pflanze
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Klimafolgen
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Klimawandel
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Klimaentwicklung
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Krankheitserreger
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Mittelwert
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Region:
Baden-Württemberg
Bounding boxes:
9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Organisations
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Auburn University, Department of Entomology and Plant Pathology (Mitwirkung)
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Biotechnology und Biological Sciences Research Council (Mitwirkung)
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Eberhard Karls Universität Tübingen (Projektverantwortung)
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National Science Foundation (NSF) (Mitwirkung)
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Umweltbundesamt (Bereitstellung)
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University Oxford, Department of Plant Sciences (Mitwirkung)
-
Virginia Polytechnic Institute and State University (Virginia Tech), School of Plant and Environmental Sciences (Mitwirkung)
Time ranges:
2024-01-01 - 2025-12-31
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Developing crops that have stable immunity to evolving pathogens in a changing climate
Description: Current climate models predict a global average temperature increase of 1-4°C by 2100. The aim of this project is to study the effects of climate change on plant-pathogen interactions, and in particular on the plant immune system, in order to improve the disease resistance of crops in a changing climate. We will study the effects of climate change on immunity in crop plants using isogenic pepper genotypes carrying functionally distinct cloned resistance genes (R/r). We will study three different types of r/R genes: 1) NLR-type R proteins, the most abundant class of R proteins, which recognize microbial effector proteins and trigger immune responses that typically induce a hypersensitive cell death (HR) response in the plant. 2) Executor-type R genes, which recognize microbial effector proteins via binding elements of their promoters, causing expression of the executor R gene and triggering HR. 3) Host susceptibility genes (S genes) that the pathogen needs to reproduce and that, when mutated, confer recessive inherited resistance to the pathogen. We will first use climate chamber experiments to determine whether r/R genes, which are mechanistically fundamentally different, differ in thermotolerance. We will then use recently developed genome editing approaches to transfer thermotolerant pepper R genes into the tomato genome. To study the impact of climate change on plant immunity and Xanthomonas under field conditions, we will conduct a multi-generation field experiment in open-top chambers that takes into account seasonal climate variability. In particular, we will investigate how temperature variation affects the interaction of host R genes with pathogen virulence mechanisms to challenge pathogen infection dynamics and selection patterns at the gene level. The proposed project takes a synergistic approach combining physiology, host-pathogen dynamics, and the application of novel genome editing tools to develop more climate-resilient crops.
https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1140343
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