Arbeitsgruppe Bakteriologie

Bereich: Bakterien

Weltweit verursachen pflanzenpathogene Bakterien Jahr für Jahr bedeutende Ernteverluste. Die rasche Entwicklung von Sequenzierungsmethoden hat nicht nur eine verbesserte und schnelle Identifizierung pflanzenpathogener Bakterien auf der Grundlage von 16S rRNA-Genen ermöglicht, sondern auch die Sequenzierung vollständiger Genome vieler pflanzenpathogener Bakterien. So konnten wichtige neue Erkenntnisse über die Diversität und Evolution pflanzenpathogener Bakterien, die Mechanismen des Pathogenbefallls, aber auch über die Reaktion der Pflanzen auf den Pathogenangriff gewonnen werden. Bisher ist jedoch sehr wenig über die Ökologie der meisten pflanzenpathogenen Bakterien bekannt. Ein wesentlicher Schwerpunkt unserer Forschungsarbeiten ist daher die Entwicklung und Anwendung kultivierungsunabhängiger Techniken zum Nachweis und zur Quantifizierung des Vorkommens pflanzenpathogener Bakterien in Umweltproben, um ihre Ökologie im Zusammenhang mit den vorhandenen mikrobiellen Gemeinschaften aufzuklären. Darüber hinaus gilt unser Interesse der Frage, welchen Beitrag mobile genetische Elemente zur Pathogenität und zum Wirtsbereich leisten.

Epidemiologie

Veränderungen des Klimas oder der landwirtschaftlichen Praxis (gentechnisch veränderte Pflanzen, Bearbeitung des Bodens oder Brache) können möglicherweise das Vorkommen und die Diversifizierung pflanzenpathogener Bakterien im Boden oder in Pflanzenmaterial beeinflussen. Um die Ökologie und Ausbreitung pflanzenpathogener Bakterien besser zu verstehen, werden molekulare Methoden genutzt. Die Untersuchungen sollen klären, wie verschiedene biotische und abiotische Faktoren die strukturelle und funktionelle Zusammensetzung mikrobieller Gemeinschaften, die Abundanz und Diversifizierung pflanzenpathogener Bakterien beeinflussen.

Wesentliche Forschungsthemen sind:

• die Analyse genetischer Diversität pflanzenpathogener Bakterien mit Hilfe von Fingerprint-Techniken, um die Faktoren kennenzulernen, die für ihre Diversität verantwortlich sind;
• kultivierungsunabhängige Quantifizierung von Pathogenen oder Pathogenitätsdeterminanten;
• die Rolle von mobilen genetischen Elementen bei Diversifizierung, Pathogenität und Wirtsbereich.

Diagnoseverfahren

Voraussetzung für einen frühen und zuverlässigen Nachweis von pflanzenpathogenen Bakterien ist die Entwicklung empfindlicher und spezifischer Methoden. Die wachsende Zahl vollständig sequenzierter bakterieller Pathogene und verbesserte Kenntnisse wichtiger Pathogenitätsdeterminanten erleichtern die Entwicklung diagnostischer Werkzeuge wesentlich. Dies erfordert

• die Entwicklung quantitativer PCR-Systeme für die kultivierungsunabhängige Quantifizierung pflanzenpathogener Bakterien;
• die Anwendung verschiedener Methoden, um pflanzenpathogene Bakterien in Pflanzen, Boden oder Bewässerung nachzuweisen.

Aktuelle Forschungsthemen

• Entwicklung und gezielte Anpassung von Nachweismethoden für bakterielle Pathogene;
• Entwicklung kultivierungsunabhängiger Methoden zum Nachweis und zur Quantifizierung bakterieller Pflanzenpathogene in Gesamt-DNA, direkt extrahiert aus Boden, Bewässerung und Pflanzenmaterial (Samen, Blättern, Stengeln, Wurzeln)
  (Kooperationspartner: Dr. R. Ries, Geisenheim);

• Genetische Flexibilität von phytopathogenen Bakterien mit Hilfe von Plasmid-übertragenen Pathogenitätsfaktoren
• (Kooperationspartner: Professor Wohanka, Geisenheim);

• Epidemiologie und biologische Kontrolle von Ralstonia solanacearum
  (Kooperationspartner: Professor Jian-Hua Guo, Nanjing Agricultural University):
  Untersuchung der komplexen Interaktionen zwischen Pflanzenpathogenen, Antagonisten und indigenen mikrobiellen Gemeinschaften in Abhängigkeit von Bodenart, Pflanzenspezies, Sorte und landwirtschaftlicher Praxis;

• Direkte und indirekte Risiken für Mensch und Tier durch pflanzenassoziierte Bakterien (z.B. übertragbare Antibiotika-Resistenzen oder Humanpathogene);

• Unterhaltung und Ausbau der Referenzsammlung pflanzenassoziierter Bakterien (Pathogene und Antagonisten) als Grundlage für die Methodenentwicklung.