Das Graduiertenkolleg STRESSistance an der RPTU hat eine neue Phase seiner Forschung eingeläutet. Ziel ist es, zu untersuchen, wie Organismen sich an extreme Stressbedingungen anpassen können. Angesichts der Herausforderungen des Klimawandels und der zunehmenden Umweltbelastungen gewinnt diese Forschung an Bedeutung. Wie die RPTU berichtet, wurde das Projekt jetzt für weitere viereinhalb Jahre von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert, mit einer Summe von rund vier Millionen Euro. Dies dient nicht nur der Forschung, sondern auch der Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses.

In der ersten Förderperiode konnten bereits wichtige Erkenntnisse über die molekularen Veränderungen in Zellen erlangt werden, die durch Stressfaktoren hervorgerufen werden. Diese ersten Aufschlüsse sind vielversprechend für das Verständnis von Genommutationen und deren Auswirkungen auf die Proteinzusammensetzung, insbesondere in Krebszellen und Pflanzenzellen unter wechselnden Lichtintensitäten.

Forschungsthemen und Methoden

Forschungsteams setzen bei STRESSistance verschiedene Organismen wie Hefe, Algen, Pflanzen, Fruchtfliegen, Mäuse und menschliche Zellkulturen ein. Der Fokus der neuen Förderperiode liegt auf der Entschlüsselung der molekularen Mechanismen, die zur Stabilisierung von Systemen beitragen. Auch die Ausbildung der Promovierenden wird durch ein strukturiertes Qualifizierungsprogramm unterstützt, das sie auf Führungspositionen in Wissenschaft und Industrie vorbereitet.

Parallel zu diesem Projekt forscht auch die Arbeitsgruppe um Uwe Sonnewald an der Universität Erlangen-Nürnberg an der Züchtung von Nutzpflanzen, die besser mit den Herausforderungen des Klimawandels umgehen können. Hierbei werden durch molekulare Untersuchungen gezielt Eigenschaften entwickelt, die Pflanzen gegenüber Hitze und Trockenheit resilienter machen. In Klimakammern werden Pflanzen Hitzestress, Trockenstress und Virusstress ausgesetzt, während ein speziell entwickelter Scanner ihr Wachstum verfolgt. Ziel ist es, die Erkenntnisse auf Nutzpflanzen wie Kartoffeln und Gerste zu übertragen und dabei auch Gentechnologie in Erwägung zu ziehen, wenn relevante Gene nicht vorhanden sind.

Einblicke in die Molekularforschung

Die Forschung zur Stresstoleranz wird durch moderne Genomforschung verstärkt. Diese Identifikation regulatorischer Netzwerke, die entscheidend für die Stresstoleranz in Modellpflanzen sind, könnte auch bei weniger untersuchten Kulturpflanzen wie Quinoa Anwendung finden. Dabei stehen Fragen im Mittelpunkt wie: Welche molekularen Mechanismen regulieren Wachstum und Stresstoleranz? Wie reagieren Pflanzen auf wechselnde Umweltbedingungen? Diese Fragestellungen sind wesentlich, um zu verstehen, wie Pflanzen mit abiotischen Stressfaktoren zurechtkommen. Immerhin haben viele Pflanzen ein „zelluläres Gedächtnis“, welches ihnen hilft, besser mit zukünftigen Stresssituationen umzugehen.

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Umfassende Studien zeigen, dass moderate Stressoren positive Effekte auf die Stressresistenz nachfolgender Belastungen haben können. So spielt der Transkriptionsfaktor JUB1 eine zentrale Rolle in der Regulierung von Wachstumsprozessen und deren Anpassungen an Umweltstress. Proteine wie HSP21 sind ebenfalls entscheidend für diese Mechanismen und zeigen, wie Pflanzen lernen, mit Stress umzugehen.

Die kombinierte Betrachtung dieser Forschungsansätze zeigt, wie vielschichtig und interdisziplinär das Thema Stresstoleranz ist und warum die Förderung solcher Projekte besonders wichtig ist. Sowohl die Grundlagenforschung als auch die angewandte Forschung müssen zusammenwirken, um umfassende Lösungen für die Herausforderungen des Klimawandels zu finden.