DFG Forschungsgruppe 5116/ DFG Research Unit 5116
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"exRNA": Kommunikation zwischen Pflanzen und Mikroben durch extrazelluläre RNA: Systemische Ansätze zur Erforschung molekularer Mechanismen und agronomischer Anwendungen.
Ernährungssicherheit und gesunde Ernährung für 11 Milliarden Menschen im Jahr 2100 ist eine der größten Herausforderungen dieses Jahrhunderts. Der wissenschaftlichen Literatur zufolge gibt eskeine andere Wahl, als die globale Ertragseffizienz zu steigern und die Ertragslücken zu verringern, um die globale Ernährungssicherheit zu gewährleisten - denn eine weitere Flächenvergrößerung für die Landwirtschaft ist keine akzeptable Alternative. Um diese landwirtschaftlichen Ziele zu erreichen, sind ein neues Verständnis der Mechanismen von Pflanzenkrankheiten und neue technologische Erkenntnisse im Pflanzenschutz erforderlich. Daher ist es das Hauptziel dieser Initiative, ein international führendes und kooperatives Konsortium zu bilden, mit dem gemeinsamen Ziel, ein mechanistisches Verständnis der RNA-vermittelten „Cross-Kingdom“ Kommunikation zwischen Pflanzenwirten und ihren Pathogenen zu entwickeln. Unsere zentrale Hypothese ist, dass exRNAs (RNA Effektoren) eine Schlüsselrolle bei der Infektion von Pflanzen durch Krankheitserreger spielen und daher auch ein hohes Potenzial zur Verbesserung der Pflanzengesundheit haben.
Die übergeordneten strategischen Ziele unserer Initiative sind:
- die Rolle von exRNAs inder Zell-zu-Zell-Kommunikation und ihre Übertragungswege aufzuzeigen
- die Entwicklung neuer Strategien für den Pflanzenschutz zu ermöglichen
- Forschungskapazitäten in der exRNA-Biologie aufzubauen und die Ausbildung der nächsten Generation von Studierenden in diesem wichtigen Forschungsgebiet voranzutreiben.
Unsere spezifischen Ziele sind:
- Die Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Verwendung von RNA bei der Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten
- Die Aufklärung der Prinzipien der cross-kingdom Kommunikation in Pflanzen-Mikroben-Interaktionen
- Die Bewertung der Routen von exRNAs in der Pflanzen-Mikroben-Kommunikation zwischen interagierenden Organismen
- Die Aufklärung der wichtigsten Transaktionsfaktoren, die am Transport von exRNAs beteiligt sind.
Das Konsortium vereint Experten mit Wissen und Schlüsselpublikationen auf dem Gebiet der nicht-codierenden RNAs, des RNA-Transports, der RNA-Protein-Interaktion, der RNA-vermittelten Cross-Kingdom-Kommunikation, der Vesikelbiologie und des RNA-basierten Pflanzenschutzes, darunter Pflanzenpathologen, Mykologen, Botaniker, Zellbiologen und Biochemiker. Wir gehen davon aus, dass die in diesem Konsortium gewonnenen Erkenntnisse in Zukunft zur Verbesserung agronomischer RNA-Anwendungen genutzt werden können, etwa durch Einsatz neuartiger Formulierungen, RNA-Typen, RNA-bindenden Proteinen sowie der Nutzung von artifiziellen Membranvesikeln zur RNA Applikation.
"exRNA" Plant-microbe communication through extracellular RNA. Systems-level approaches to explore molecular mechanisms and agronomic applications.
Food security and healthy food for 11 billion people in 2100 is one ofthe major challenges of this century. According to the scientific literature, there is no other option than to increase the global yield efficiency and reduce the yield gap to guarantee global food security – given that further land increase for agriculture is not an acceptable alternative. To realize these agricultural goals new understanding of the mechanisms of plant diseases and new technology discoveries in crop protection are required. Hence, it is the major aim of this initiative to create a vibrant, dynamic and internationally leading and collaborative consortium with the common goal of developing a mechanistic understanding of RNA-mediated cross-kingdom (ckRNA) communication between plant hosts and their pathogens. Our central hypothesis is that exRNAs (RNA effectors) have a conserved key role in pathogen infection and plant health, and therefore also have a high potential for improving plant health.
The overall strategic objectives of our initiative are:
to reveal the role of exRNAs in cell-to-cell communication and their delivery pathways
to enable the development of novel strategies for plant protection
to build research capacity in exRNA biology together with training the next generation of students in this important research area
Our specific aims are:
Finding strategies to improve the use of RNA in controlling plant diseases
Elucidating the principles of cross-kingdom communication in plant-microbe interactions
Assessing the routes of exRNAs inplant-microbe cross-kingdom communication
Discovering the key transacting factors involved in the transport of exRNAs
The consortium unites experts with advanced knowledge and key publications in the field of non-coding RNAs, RNA transport, RNA-protein interaction, RNA-mediated cross-kingdom communication, vesicle biology, and RNA-based plant protection, including plant pathologist, mycologists, botanists, cell biologists and biochemists. We anticipate that the knowledge gained in this consortium can be used in the future to improve agronomic RNA applications, i.e. by using novel formulations, types of RNA and/or employing RNA-binding proteins and vesicle-based delivery.
