Forschungsprojekte
A) Molekularvirologische Projekte mit Geminiviren
Geminiviren sind bedeutende Schädlinge für tropische und subtropische Nutzpflanzen wie Baumwolle, Bohnen, Maniok, Mais, Paprika, Tomaten, Süßkartoffeln, Zuckerrüben zunehmend aber auch für Pflanzen der gemäßigten Breiten (z.B. Gerste, Hafer, Weizen, und Zuckerrüben).
Die Ausbreitungsmechanismen dieser DNA-Viren innerhalb der pflanzlichen Gewebe, ihre Vermehrungsstrategien und ihre Übertragung durch Insekten werden mit gentechnologischen Methoden erforscht. Neben der grundlegenden Aufklärung des viralen "Lebenszyklus" soll eine frühzeitige Diagnose von Geminiviren, die Erzeugung von künstlicher Resistenz in Kulturpflanzen und die Untersuchung natürlicher Resistenzformen in Wildpflanzen erzielt werden. Dafür werden verschiedene molekularbiologische Techniken angewendet:
- Erzeugung von transgenen Pflanzen mit Hilfe des Agrobakterien-vermittelten Gentransfers,
- biochemische Analyse einzelner Virusproteine
- Fluoreszenz-Markierung von viralen Proteinen mit Hilfe von Green Fluorescent Proteins (GFP) in Kombination mit Confocal Laser-Scanning-Microskopy
- Elektronenmikroskopie
- Mutationsanalysen
- DNA Übertragung in Pflanzen mit Hilfe einer Partikelkanone (Biolistics)
- Bioinformatik für die Phylogenie
Im „Internationalen Referenzzentrum für Viren mit kleiner zirkulärer DNA“ werden neueste Verfahren zur empfindlichen und schnellen Hochdurchsatz-Detektion von Viren in Pflanzenproben aus aller Welt entwickelt.
Internationales Referenzzentrum
Ein weiteres Forschungsgebiet sind Mischinfektionen von Geminiviren mit anderen Typen von Pflanzenviren, wie sie sowohl in der Landwirtschaft, als auch in Wildpflanzen oft auftreten. Es wird dabei untersucht, wie sich die Viren wechselseitig molekular beeinflussen, welche Folgen dies für ihre Ausbreitung im pflanzlichen Gewebe hat und welche epidemiologischen Konsequenzen daraus resultieren können.
Diese molekularvirologischen Projekte werden vorrangig in DFG- und EU-/ERA-PG-Projekten mit einer Vielzahl nationaler und internationaler Kooperationen durchgeführt, unter anderem mit Partnern in Forschungseinrichtungen und Firmen in Australien, Brasilien, Frankreich, Indien, Israel, Italien, Palestina, Spanien und Südafrika.
B) Nanobiotechnologische Projekte mit Virusderivaten
In Kooperation mit Physikern, Chemikern und Ingenieuren werden selbst-assemblierende Virusderivate (abgeleitet von pflanzlichen RNA-Viren wie z.B. Tabakmosaikvirus TMV) für Anwendungen in der Nanotechnik mit biotechnischen Verfahren "maßgeschneidert". So entstehen u.a. Lochscheiben, Nanoröhrchen verschiedener Längen und Stäbchen mit unterschiedlichen reaktiven Gruppen. Diese werden als Biotemplate für chemische Modifikationen verwendet - z.B. für die Nanodrahtproduktion im Innenkanal, Metallisierung und Halbleiterabscheidungen auf der Außenhülle, Polymerbeschichtungen u.a.. Die modifizierten Produkte werden mit modernsten Techniken analysiert (u.a. Varianten der Rasterkaft-Mikroskopie (Atomic force microscopy, AFM, bei Kooperationspartnern) und ihr Einsatz als Nanobausteine für analytische, technische und therapeutische Anwendungen sowie als Bestandteil neuer Materialklassen erprobt.
Diese Untersuchungen werden in Kooperationsprojekten mit vier deutschen Max-Planck-Instituten, mit mehreren Universitäten und Forschungszentren im "Kompetenznetz Funktionelle Nanostrukturen Baden-Württemberg" sowie im DFG-Schwerpunktprogramm "Nanodrähte und Nanoröhren" und internationalen Partnern vorangetrieben.
In der Abteilung Molekularbiologie und Virologie der Pflanzen sind zwischen 8 und 12 Postdoktoranden und Doktoranden, vier Technische Assistent(-innen), drei Gärtner(innen) sowie mehrere Studierende und Examenskandidaten des Studiengangs Technische Biologie tätig.