Das Gras-Projekt

Auf globaler Ebene ist Wassermangel der wichtigste limitierende Faktor für die Produktivität von Pflanzen. Vor dem Hintergrund des prognostizierten Klimawandels wird dieser Faktor für die Landwirtschaft in Nord- und Westafrika zukünftig noch an Bedeutung zunehmen. Pflanzen haben eine Vielzahl von Mechanismen entwickelt, um Wasserdefizite zu tolerieren, die von einem angepassten Wachstumsverhalten bis zu biochemischen Adaptionen reichen. Zu den Letzteren zählt die Evolution des C4-Metabolismus, einer wichtigen physiologischen Besonderheit, die zu einer verbesserten Wassernutzung der Pflanzen führt. Das Wissen über die Strategien von trockentoleranten Wildpflanzen zur Wasserersparnis ist eine wesentliche- Voraussetzung zur gezielten Züchtung wassersparender Nutzpflanzen. Deshalb studieren wir die physiologischen und molekularen Anpassungen “wilder“ C4-Pflanzen der Gattung Panicum (s.l.) an Trockenstress.

In einem weiteren Forschungsschwerpunkt wird die physiologische und molekulare Reaktion von C3-Pflanzen der Gattung Hordeum (Gerste) auf Trocken- und Hitzestress untersucht, um wichtige Gene zu identifizieren, die die Trockentoleranz von Getreiden verbessern können. Die Kulturgerste (H. vulgare) ist ein wichtiges Nutzgetreide, u.a. in semi-ariden Gebieten, mit jährlichen weltweiten Produktionsmengen über 130 Mio. Tonnen (Quelle: FAO). Die kultivierten Gerstensorten verfügen jedoch nur über eine beschränkte genetische Diversität, um auf veränderte Umwelteinflüsse reagieren zu können. Die Wildgerste (H. spontaneum) ist der Vorfahr der kultivierten Gerste. Ihre Verbreitung den östlichen Mittelmeerraum und Nordafrika über das Gebiet des „fruchtbaren Halbmondes“ bis nach Zentralasien. Dabei besiedelt diese Art sowohl Bergregionen als auch niederschlagsarme Gebiete in Wüstennähe. Durch ihre große ökologische Flexibilität verfügt die Wildgerste über ein hohes Potenzial für genetische Adaptionen an biotische und abiotische Stressoren und wird deshalb als Quelle für Resistenzgene zur Verbesserung der Kulturgerste angesehen.

  

Projekte

2014-2016 “WILD BARLEY AS A GENETIC RESOURCE FOR ABIOTIC STRESS IMPROVEMENT UNDER CLIMATE CHANGE CONDITIONS”: Deutsch-Ägyptischer Wissenschaftsfonds,  BMBF und STD

2010-2011 “FUNCTIONAL PROTEOMICS OF WILD AND CULTIVATED AFRICAN CROP GRASSES UNDER DROUGHT STRESS” (BiK-F): LOEWE Programm zur Forschungsförderung, Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst

2008-2011 “C4 GRASSES UNDER CLIMATE CHANGE” (BiK-F): LOEWE Programm zur Forschungsförderung, Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst

 

Publikationen

Ashoub A, Baeumlisberger M, Neupaertl M, Karas M and Brüggemann W (2015). Characterization of common and distinctive adjustments of wild barley leaf proteome under drought acclimation, heat stress and their combination. Plant molecular biology 87(4-5):459-471.

Jedmowski C, Ashoub A, Momtaz O and Brüggemann W (2015) Impact of Drought, Heat, and Their Combination on Chlorophyll Fluorescence and Yield of Wild Barley (Hordeum spontaneum). Journal of Botany, 2015.

Jedmowski C and Brüggemann W (2015) Imaging of fast chlorophyll fluorescence induction curve (OJIP) parameters, applied in a screening study with wild barley (Hordeum spontaneum) genotypes under heat stress. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 151:153-160.

Jedmowski C, Bayramov S and Brüggemann, W. (2014) Comparative analysis of drought stress effects on photosynthesis of Eurasian and North African genotypes of wild barley. Photosynthetica 52(4):564-573.

Jedmowski C, Ashoub A, Beckhaus T, Berberich T, Karas M and Brüggemann W (2014) Comparative analysis of Sorghum bicolor proteome in response to drought stress and following Recovery. International journal of proteomics. Article ID 395905: 10 pages

Ashoub A; Beckhaus T; Berberich T; Karas M; Brüggemann W (2013) Comparative analysis of barley leaf proteome as affected by drought stress. Planta 237:771-781.

Jedmowski C; Ashoub A; Brüggemann W (2013) Reactions of Egyptian landraces of Hordeum vulgare and Sorghum bicolor to drought stress, evaluated by the OJIP fluorescence transient analysis. Acta Physiol Plant. 35, 345-354.

Alfonso S, Brüggemann W (2012). Photosynthetic responses of a C3 and three C4 species of the genus Panicum (s.l.) with different metabolic subtypes to drought stress. Photosynth Res.DOI 10.1007/s11120-012-9763-4

Zimmermann T., Bocksberger, G. Brüggemann, W, Berberich T. (2012). Phylogenetic relationship and molecular taxonomy of African grasses of the genus Panicum inferred from four chloroplast DNA-barcode sequences and nuclear gene sequences. J Plant Res. DOI 10.1007/s10265-012-0538-y

Ashoub A.; Berberich T; Beckhaus T; Brüggemann W (2011). A competent extraction method of plant proteins for 2D gel electrophoresis. Electrophoresis, 32, 2975-2978.