Lehrstuhl für Systembiologie der Pflanzen
Durch die Kombination molekularer, genetischer, biochemischer und zellbiologischer Ansätze mit funktioneller Genomik, Proteomik und Strukturbiologie untersucht der Lehrstuhl für Systembiologie der Pflanzen grundlegende Prozesse des pflanzlichen Wachstums und der Pflanzenentwicklung. Im Mittelpunkt steht das Ziel, zentrale Regulationsmechanismen aufzuklären, mit denen Pflanzen ihre Entwicklung steuern und sich an veränderte Umweltbedingungen anpassen. Die Forschung reicht dabei von der Analyse einzelner Signalwege und Transportprozesse bis hin zur systemorientierten Untersuchung komplexer zellulärer und entwicklungsbiologischer Netzwerke.
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Claus Schwechheimer prägt das Forschungsprofil des Lehrstuhls durch ihre Arbeiten zur molekularen Regulation pflanzlicher Entwicklungsprozesse. Im Zentrum steht die Frage, wie Phytohormone wie Auxin und Gibberellin Wachstum, Differenzierung und Entwicklungsplastizität steuern und wie diese Signale in komplexe regulatorische Netzwerke eingebettet sind. Untersucht werden dabei insbesondere die Regulation des Auxintransports durch Proteinkinasen, die Kontrolle zentraler Signalwege durch gerichteten Proteinabbau sowie die Steuerung der Genexpression im Gibberellin-Signalweg. Mit dieser Forschung stärkt die Arbeitsgruppe die systembiologische Perspektive des Lehrstuhls auf die Verknüpfung hormoneller Signalwahrnehmung, regulatorischer Netzwerke und pflanzlicher Entwicklungssteuerung
Seit 2026 wurde der Lehrstuhl durch zwei neue Arbeitsgruppen erweitert, die das Forschungsprofil gezielt ergänzen und verbreitern.
Die Arbeitsgruppe von Dr. Mariana Moreno Motta untersucht, wie mechanische Signale in Pflanzen Zellteilung, Wachstum und Differenzierung koordinieren und dadurch die Organbildung steuern. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie mechanische Spannung in biochemische Signale übersetzt wird, wobei Mikrotubuli als zentrale Schnittstelle zwischen mechanischen Kräften, Kinase-Signalwegen und Morphogenese betrachtet werden. Mithilfe von Arabidopsis thaliana, Live-Cell-Imaging, genetischen Ansätzen und biophysikalischen Methoden erforscht die Gruppe die mechanochemische Regulation des Pflanzenwachstums. Bisherige Arbeiten zeigen, dass Zellzyklusregulatoren die Organisation der Mikrotubuli während der Zellteilung steuern und dass MAP65-1 mechanisch gespannte Mikrotubuli gezielt erkennt und stabilisiert. Zukünftig soll geklärt werden, wie mechanische Spannung den Zellzyklus beeinflusst und welche Signalwege eine robuste Morphogenese auf Zell- und Gewebeebene ermöglichen.
Die Arbeitsgruppe von Dr. Francesca Bellinazzo untersucht die De-novo-Domestizierung innerhalb der Familie der Asteraceae, um neue Nutzpflanzen aus wilden oder nur teilweise domestizierten Arten zu entwickeln. Im Zentrum steht die gezielte Einführung bekannter Domestizierungsmerkmale mithilfe moderner Genomeditierung, um robuste, vielfältige und innovative Kulturpflanzen mit verbesserter Anpassungsfähigkeit zu schaffen. Ein zentrales Modellsystem ist dabei der Salat (Lactuca sativa), dessen molekulare Grundlagen wichtiger Domestizierungsmerkmale als Ausgangspunkt für die Erschließung weiterer Korbblütler dienen. Die Gruppe identifiziert Domestizierungsgene im Salat, untersucht deren Wirkungsmechanismen und wählt geeignete Wildpopulationen der Asteraceae für eine potenzielle Domestizierung aus. Hierfür kombiniert sie Genexpressionsanalysen, genetische Untersuchungen, Pflanzentransformation, CRISPR-Cas-Genomeditierung sowie Phänotypisierungsansätze mit niedrigem und hohem Durchsatz.
Im Zeitraum von 2023 bis 2026 ist der Lehrstuhl Gastgeber für den Hans Fischer Senior Fellow Prof. Dr. Bjørn Panyella Pedersen, einen dänischen Strukturbiologen von der Universität Aarhus. Seine Forschung verbindet Strukturbiologie mit biophysikalischen Methoden und konzentriert sich auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede molekularer Transportmechanismen in Pflanzen und anderen Eukaryoten. Damit ergänzt er die zellbiologischen und molekularen Arbeiten des Lehrstuhls um eine hochauflösende strukturelle Perspektive auf Membrantransporter und deren Funktionsweise.
Die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Ulrich Z. Hammes und Dr. Philipp Denninger haben den Lehrstuhl im Oktober 2025 bzw. im April 2026 verlassen und ihre Forschung an der Universität Würzburg fortgesetzt.
Insgesamt vereint der Lehrstuhl damit komplementäre Expertisen in Signaltransduktion, mechanischer Signalverarbeitung, Entwicklungsbiologie, Domestizierungsforschung und Strukturbiologie, um fundamentale Mechanismen der Pflanzenentwicklung aufzuklären. Die enge Verbindung von Grundlagenforschung an Modellorganismen mit der Untersuchung relevanter Kulturpflanzen schafft dabei die Voraussetzung, neue Erkenntnisse nicht nur mechanistisch zu verstehen, sondern langfristig auch für zukunftsorientierte Anwendungen in der Pflanzenforschung nutzbar zu machen.
Weitere Informationen zu unserer Arbeit und unseren Arbeitsgruppen finden Sie auf den nächsten Seiten.
Wenn Sie Interesse an der Durchführung von Praktika, Bachelor-, Master- oder Doktorarbeiten bzw. Postdoc-Projekten an unserem Lehrstuhl haben, wenden Sie sich bitte an:
Prof. Dr. Claus Schwechheimer
Lehrstuhl für Systembiologie der Pflanzen
Technische Universität München
School of Life Sciences
Emil-Ramann-Straße 8
D-85354 Freising
Telefon: +49 8161 71 2880
E-Mail: claus.schwechheimer@tum.de
Sprechzeiten: Montag 9.00 – 11.00 Uhr oder nach Vereinbarung