Cologne, Germany
May 27, 2022

 

Prof. de Meaux and Prof. von Korff Schmising, Foto copyright: HHU Christoph Kawan

The University of Cologne has successfully won funding for a new Collaborative Research Centre (CRC) from the German Research Foundation (DFG) together with the Universities of Düsseldorf, Bochum, Marburg, and Potsdam as well as the Max Planck Institute for Plant Breeding Research (Cologne). The new CRC TRR 341 ‘Plant Ecological Genetics’ will explore the genetic foundations of plants’ reactions and adaptations to global environmental changes. The involved scientists will research how different plant species adapt, which can thrive in different ways under conditions of limited resources, abiotic stress – stress that they are not directly involved in – and competition with other plants. The new Collaborative Research Centre will be funded for an initial period of four years with around 10 million euros.

Ecosystems around the world are threatened by destruction caused by humans. More than one third of all ecosystems on Earth has been converted to agricultural land and human settlements. At least another third has been severely affected by fragmentation, unsustainable management, and the invasion of exotic species. Climate change is exacerbating these negative trends. Critical to the functioning of ecosystems, and thus to almost all food webs, are plants. To survive, plants must adapt to the rapid changes in the environment and the attendant changes in living conditions.

Using state-of-the-art genetic technologies along with a combination of field studies and controlled environmental manipulations, scientists in the new CRC will bridge the reality of ecological conditions with the replicability necessary for genetic studies. They will thereby identify gene variations that promote survival and reproduction in plant populations challenged by global environmental changes. By comparing closely and distantly related species, the scientists can assess whether functions of genes that promote plant adaptation are conserved during evolution or whether they depend on ecological specialization. ‘It is really time to extend research on molecular biological function to the study of its role in natural environments. Our hope is that the molecular information we will develop can help guide future efforts aimed at mitigating plant biodiversity loss,’ remarked Professor Dr Juliette de Meaux, plant scientist at the University of Cologne and speaker of the new CRC.

The consortium is organized in two main research areas working at the cross-road between ecology, evolution and genetics. Research area A will determine the significance of candidates’ genes and properties for survival and reproduction in difficult circumstances. Research area B will employ quantitative and population-genetic methods to isolate variants in plant genomes that contribute to their adaptation to natural environments. A shared database will bring together the obtained results and support the synthesis of knowledge across plant species, traits, genes, and environments. The consortium includes the establishment of a graduate school as well and will launch a project aimed at including citizens in the development and design of future research. Ultimately, the work of the Collaborative Research Centre will provide insights to support future efforts to conserve natural ecosystems.

Neuer Sonderforschungsbereich aus der Pflanzenforschung für die Uni Köln - Förderung von rund 10 Millionen Euro für vier Jahre

Der neue Sonderforschungsbereich erforscht die genetischen Grundlagen und Schlüsselmechanismen der Anpassung von Pflanzen an Umweltveränderungen

Die Universität zu Köln hat einen neuen Sonderforschungsbereich (SFB) bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) eingeworben. Ebenfalls antragstellend sind die Universitäten Düsseldorf, Bochum, Marburg, Potsdam sowie das Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln. Im neuen SFB TRR 341 „Plant Ecological Genetics“ werden die genetischen Grundlagen für die Reaktionen und Anpassungen von Pflanzen auf globale Umweltveränderungen erforscht. Wissenschaftler:innen untersuchen die Anpassung von Pflanzenarten, die unter begrenzten Ressourcen, abiotischem Stress – Stressfaktoren, an denen Lebewesen nicht direkt beteiligt sind – und der Konkurrenz mit anderen Pflanzen unterschiedlich wachsen können. Der neue Sonderforschungsbereich wird für die Förderphase von zunächst vier Jahren mit einer Summe von rund 10 Millionen Euro gefördert.

Ökosysteme sind weltweit durch vom Menschen verursachte Zerstörung bedroht. Mehr als ein Drittel aller Ökosysteme der Erde wurde in landwirtschaftliche Nutzflächen und menschliche Siedlungen umgewandelt. Mindestens ein weiteres Drittel wurde durch Fragmentierung, nicht nachhaltige Bewirtschaftung und die Invasion exotischer Arten stark angegriffen. Durch den Klimawandel werden diese negativen Trends noch verschärft. Entscheidend für das Funktionieren von Ökosystemen und damit für fast alle Nahrungsnetze sind Pflanzen. Um zu überleben müssen sich Pflanzen an die raschen Veränderungen der Umwelt und den damit einhergehenden Wandel der Lebensbedingungen anpassen.

Durch den Einsatz modernster Gentechnik in Verbindung mit einer Kombination aus Feldstudien und kontrollierten Umweltmanipulationen werden die Wissenschaftler:innen des neuen SFB eine Brücke zwischen der Realität der ökologischen Bedingungen und der für genetische Studien erforderlichen Reproduzierbarkeit schlagen. Auf diese Weise werden sie Genvariationen identifizieren, die das Überleben und die Fortpflanzung als Reaktion auf diese veränderten Bedingungen steuern. Durch den Vergleich eng und entfernt verwandter Arten können die Forschenden beurteilen, ob die Funktionen von Genen, die die Anpassung von Pflanzen fördern, im Laufe der Evolution erhalten geblieben sind oder ob sie von der ökologischen Spezialisierung abhängen. „Es ist wirklich an der Zeit, die Forschung über molekularbiologische Funktionen auf die Untersuchung ihrer Rolle in natürlichen Ökosystemen auszuweiten. Wir hoffen, dass die erarbeiteten molekularen Informationen dazu beitragen können, künftige Bemühungen zur Eindämmung des Verlustes der biologischen Vielfalt bei Pflanzen zu lenken“, sagt Professorin Dr. Juliette de Meaux, Pflanzenwissenschaftlerin an der Uni Köln und Sprecherin des neuen SFBs.

Das Konsortium ist in zwei Hauptforschungsbereiche gegliedert. Forschungsbereich A wird die Bedeutung von Kandidatengenen und -eigenschaften für das Überleben und die Fortpflanzung in schwierigen Umgebungen bestimmen. Forschungsbereich B wird quantitative und populationsgenetische Methoden einsetzen, um die Varianten in Pflanzengenomen zu isolieren, die zur Anpassung der Pflanzen an natürliche Umgebungen beitragen. Eine gemeinsame Datenbank wird alle gewonnenen Ergebnisse zusammenfassen und die Synthese der Erkenntnisse über Pflanzenarten, Merkmale, Gene und Umgebungen hinweg unterstützen. Das Konsortium umfasst auch die Einrichtung einer Graduiertenschule und wird ein Projekt auf den Weg bringen, das Bürger:innen in die Entwicklung und Gestaltung künftiger Forschung einbezieht.  Letztendlich wird die Arbeit des Sonderforschungsbereiches Erkenntnisse darüber liefern, die künftige Bemühungen um den Erhalt natürlicher Ökosysteme unterstützen.

Website: http://www.uni-koeln.de/

Published: May 27, 2022