Forschungsinteressen Dr. Francesca Bellinazzo

De-novo-Domestizierung in der Familie der Asteraceae

Unter Domestizierung versteht man den langen, schrittweise verlaufenden Prozess, durch den der Mensch Nutzpflanzen entwickelt hat, die eine sichere und nahrhafte Ernährung ermöglichen. Während der Grünen Revolution des 20. Jahrhunderts entwickelten sich Pflanzenzüchtungsmethoden rasant weiter, was zu erheblichen Steigerungen der Ernteerträge und der Ressourceneffizienz führte.

Heute treten wir in eine neue Ära der Pflanzenzüchtung ein, die von präzisen Genomeditierungstechnologien und einem rasch wachsenden genetischen Wissen profitiert. Mithilfe dieser Werkzeuge können wir uns nun der Herausforderung stellen, neue Nutzpflanzen aus wilden oder nur teilweise domestizierten Arten zu entwickeln, indem wir eine vergleichsweise geringe Anzahl bekannter Schlüsselmerkmale der Domestizierung gezielt einführen.

Dieser Ansatz, bekannt als De-novo-Domestizierung, bietet mehrere Vorteile:

• Resilienz: Wilde Arten sind häufig von Natur aus robust und besser an biotischen sowie abiotischen Stress angepasst.

• Feinabstimmung: Präzises Targeting von Genen minimiert die Einführung unerwünschter Merkmale.

• Vielfalt: Domestizierungsmerkmale können in genetisch diverse Populationen eingebracht werden.

• Innovation: Es können völlig neue Nutzpflanzen entwickelt werden.

Die Familie der Asteraceae (Korbblütler), die sich durch ihre gänseblümchenartigen Blütenstände auszeichnet, ist mit etwa 25.000 Arten die größte Familie der Blütenpflanzen. Trotz dieser enormen Vielfalt werden derzeit nur wenige Arten als Nutzpflanzen kultiviert. Ein bedeutender Vertreter dieser Familie ist der Salat (Lactuca sativa), der sich aufgrund seiner Eignung für die genetische Transformation sowie der zunehmenden Verfügbarkeit genomischer Ressourcen zu einem leistungsfähigen Modellsystem entwickelt hat.

Das Verständnis der molekularen Grundlagen wichtiger Domestizierungsmerkmale beim Salat bildet eine wesentliche Grundlage für die Entwicklung neuer Kulturpflanzen aus der Familie der Asteraceae durch De-novo-Domestizierung.

Forschungsziele

• Identifizierung von Domestizierungsgenen im Salat und Untersuchung ihrer Wirkungsmechanismen

• Auswahl von Wildpopulationen der Asteraceae, die sich für eine Domestizierung eignen

• Entwicklung und Erprobung neuer Nutzpflanzen

Methoden

• Genexpressionsanalysen

• Genetische Untersuchungen

• Pflanzentransformation

• Genomeditierung mit CRISPR-Cas

• Phänotypisierung mit niedrigem und hohem Durchsatz