Kiel, Germany
March 26, 2024
The German Science Foundation (DFG) funds a new Research Unit "PlantsCoChallenge" at Kiel University to investigate plant adaptation mechanisms to biotic and abiotic stress
Prof Eva Stukenbrock (left), Prof Jennifer Selinski and the scientists of FOR 5640 are researching the consequences of climate change and environmental stress on plant health. - © Christian Urban, Kiel University
The successful strategic orientation of plant research in Kiel was again confirmed yesterday as the German Research Foundation’s (DFG) announced that it is funding the new Research Unit (RU) 5640 "PlantsCoChallenge" at Kiel University for four years with more than four million euros.
The consortium of scientists aims to investigate the consequences of climate change and environmental stress on plant health including both crop species and wild plant species. As part of the RU 5640, the interdiplinary team of scientists will specifically investigate the physiological and evolutionary adaptations of plants to different stress factors such as drought, rising temperatures and increasing pathogen pressure in aquatic and terrestrial ecosystems. In particular, they are looking at the central role of the microbiome, i.e. the microorganisms that live in and on plants, in the development of plant stress defence mechanisms. A unique feature of the research program is that it will study plant stress biology in both aquatic and terrestrial plant systems.
To investigate the stress biology of plants, the researchers use various wild and cultivated plant species as model organisms, including, for example, quinoa (left), barley and sea rocket (right). - © Bob Ramsak, CC BY-SA 4.0 Deed / Cliff, CC BY 2.0 Deed /Jürgen Howaldt, CC BY-SA 2.0 DE Deed
The interdisciplinary project emerged from the Kiel Plant Center (KPC), the network of plant researchers at Kiel University in the context of the Kiel Life Science (KLS) priority research area. The RU 5640, led by Eva Stukenbrock, Professor of Environmental Genomics at Kiel University and the Max Planck Institute for Evolutionary Biology in Plön, involves twelve scientists from the fields of genetics, ecosystem research, phytopathology, plant physiology and plant breeding, among others. The project also includes cooperation partners at the GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel, the Universities of Münster and Tübingen and the Leibniz Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) in Berlin.
Kiel University’s Vice President for Research Professor Eckhard Quandt congratulates the members of the new consortium: "With the establishment of the ‘PlantsCoChallenge’ Research Unit at Kiel University, the DFG highlights the outstanding quality of our plant research and the excellent nationwide networking of the scientists involved. In doing so, they are making a particular contribution to strengthening Schleswig-Holstein as a hotspot of research in this increasingly important field of science. Congratulations to everyone involved!"
Preparing for radically altered plant growth conditions due to global change
Today's rapid environmental changes are exposing plant populations to a wide range of stress factors. So far stress responses have been studied individually, for example responses to water defiency or high temperatures. Few studies have aimed to understand how one stress factor, like water deficiency, change the susceptibility to other stress factors, as pathogen attack. Moreover little is known about the impact of environmental stress on the plant microbiome.
"We assume that the increasing stress caused by global change will alter the spectrum of biotic interactions in plants. The details of the genetic and evolutionary processes involved in stress adaptation are still largely unknown. Closing these knowledge gaps in the future is a specific goal of our new project," emphasises project leader Stukenbrock.
In five thematic sub-projects, the research group is creating a novel integrative framework for investigating the stress biology of plants by modelling various wild and cultivated plant species with different ecological origins, including barley, sea weeds and quinoa, for example. "With our findings on the diversity of plant adaptations to environmental stress, we hope not only to expand our scientific knowledge, but also to create a conceptual basis that might be used to toughen economically important crops to changing environmental conditions in the future," summarises Jennifer Selinski, RU 5640 member and Professor of Plant Cell Biology at Kiel University.
Neues DFG-Forschungsprogramm zu pflanzlichen Anpassungen an den globalen Wandel
Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert die neue Forschungsgruppe „PlantsCoChallenge“ an der CAU zur Untersuchung der Mechanismen, mit denen Pflanzen auf biotischen und abiotischen Stress reagieren
Bestätigung für die erfolgreiche Ausrichtung der Kieler Pflanzenforschung: Wie die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gestern bekannt gab, fördert sie die neue Forschungsgruppe (FOR) 5640 „PlantsCoChallenge: Physiologische und evolutionäre Anpassung von Pflanzen an zusammenwirkende abiotische und biotische Faktoren“ an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) für vier Jahre mit mehr als vier Millionen Euro.
Ziel der daran beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ist es, die Folgen von Klimawandel und Umweltstress auf die Pflanzengesundheit untersuchen, sowohl bei Nutz- als auch bei Wildpflanzenarten. Im Rahmen der FOR 5640 plant das interdisziplinäre Forschungsteam im Speziellen die physiologischen und evolutionären Anpassungen von Pflanzen an unterschiedliche Stressfaktoren wie zum Beispiel Trockenheit, erhöhte Temperaturen und auch das verstärkte Auftreten von Krankheitserregern in aquatischen und terrestrischen Ökosystemen zu untersuchen. Dabei betrachten sie insbesondere die zentrale Rolle des Mikrobioms, also die in und auf Pflanzen angesiedelten Mikroorganismen, bei der Ausprägung pflanzlicher Mechanismen zur Stressabwehr. Ein einzigartiges Merkmal des Forschungsprogramms ist die Untersuchung der Stressbiologie von Pflanzen sowohl in aquatischen als auch in terrestrischen Pflanzensystemen.
Das interdisziplinäre Projekt ist aus dem Kiel Plant Center (KPC), dem Zusammenschluss der Pflanzenforschenden an der CAU, hervorgegangen. Am von Eva Stukenbrock, Professorin für Umweltgenomik an der CAU und am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön, geleiteten interdisziplinären Forschungsprojekt beteiligen sich zwölf Wissenschaftlerinnen unter Wissenschaftler anderem aus der Genetik, Ökosystemforschung, Phytopathologie, Pflanzenphysiologie und -züchtung. Teil des Konsortiums sind zudem Kooperationspartnerinnen und -partner am GEOMAR Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung Kiel, den Universitäten Münster und Tübingen sowie am Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) in Berlin.
CAU-Vizepräsident für Forschung Professor Eckhard Quandt gratuliert den Mitgliedern der neuen Kieler Forschungsgruppe: „Mit der Einrichtung des PlantsCoChallenge-Verbundprojekts an der CAU bestätigt die DFG die hervorragende Qualität unserer Pflanzenforschung und die gute bundesweite Vernetzung der beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Damit tragen sie besonders zur Stärkung des Forschungsstandort Schleswig-Holstein auf diesem künftig immer wichtigeren Wissenschaftsgebiet bei. Herzlichen Glückwunsch an alle Beteiligten!“
Vorbereitung auf radikal veränderte Wachstumsbedingungen im Zuge des Klimawandels
Die schnellen Umweltveränderungen der Gegenwart setzen Pflanzenpopulationen einem großen Spektrum an Stressfaktoren aus. Bisher wurden Stressreaktionen einzeln untersucht, zum Beispiel Reaktionen auf Wassermangel oder hohe Temperaturen. Wie ein einzelner Stressfaktor wie beispielsweise Trockenheit die Anfälligkeit für andere Stressfaktoren wie den Befall mit Krankheitserregern beeinflusst, wurde bis nur in wenigen Studien untersucht. Außerdem ist bisher wenig über die Auswirkungen von Umweltstress auf das pflanzliche Mikrobiom bekannt.
„Wir gehen davon aus, dass der zunehmende Stress infolge des globalen Wandels das Spektrum der biotischen Interaktionen von Pflanzen verändern wird. Wie die zugrundeliegenden genetischen und evolutionären Prozesse bei der Stressanpassung ablaufen, ist im Detail noch in großen Teilen unbekannt. Diese Wissenslücken wollen wir in unserem neuen Projekt künftig schließen“, betont Projektleiterin Stukenbrock.
Insgesamt schafft die Forschungsgruppe in fünf thematischen Teilprojekten einen neuartigen integrativen Rahmen für die Untersuchung der Stressbiologie von Pflanzen anhand der modellhaften Untersuchung verschiedener wilder und kultivierter Pflanzenarten mit unterschiedlicher ökologischer Herkunft, darunter zum Beispiel Gerste, Seegras und Quinoa. „So hoffen wir, mit unseren Erkenntnissen über die Vielfalt der pflanzlichen Lösungen bei der Stressbewältigung nicht nur unseren Wissenschaftstand zu erweitern, sondern insbesondere auch Grundlagen zu schaffen, die in der Anpassung wirtschaftlich bedeutender Nutzpflanzen an geänderte Umweltbedingungen Anwendung finden werden“, fasst Jennifer Selinski, FOR 5640-Mitglied und Professorin für pflanzliche Zellbiologie an der CAU, zusammen.
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