FWF Pflanzenendophyten Biore - Pflanzenendophyten als neue Bioressource

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Die natürliche Diversität repräsentiert einen unerschöpflichen Pool an Biostrukturen und stellt somit die
Hauptquelle für Enzyme und Metabolite für Anwendungen in Industrie, Medizin, Landwirtschaft und Umwelt dar.
Insbesondere reflektiert die Welt der Mikroben eine immense genetische und metabolische Diversität, die zu einem
großen Ausmaß unbekannt ist, jedoch ein sehr hohes Potential für Anwendungen beinhaltet. Allerdings kann nur in
geringer Anteil dieser Mikroben kultiviert werden. In den letzten Jahren wurden allerdings Methoden entwickelt,
die Welt der unkultivierbaren Mikroorganismen auf der genetischen Ebene zu erfassen. Der verfügbare Pool an
Biostrukturen wird durch das spezifische Habitat einer mikrobiellen Population bestimmt. Ein interessantes, aber
derzeit noch kaum erforschtes Habitat stellt die Endophytenpopulation von Pflanzen dar, das durch intensive
Interaktionen von biologischen Aktivitäten von Pflanzen mit Mikroorganismen geprägt ist. Es kann daher
angenomme werden, dass dieses Habitat sehr interessante Biostrukturen auf Ebene der Enzyme und Metabolite
enthält.
Dieses Projekt zielt auf die Erschließung des Pflanzenendophyten Habitats um eine neue Diversität von
Biostrukturen mit Potential für Biokatalytische und landwirtschaftliche Anwendungen zu erfassen. Es werden
Metagenom-Genbibliotheken von endophytischen mikrobiellen Populationen erstellt, um so eine neue Bioressource
auf Metagenomebene zu erstellen. Obwohl dieses Projekt auf bestimmte Enzyme ausgerichtet ist, stellen die
Metagenombanken eine neue Ressource nicht nur Enzyme, sondern auch für Metabolite dar. Es werden einerseits
Expressions-Genbibliotheken mit kleinen Inserts zum Screenen nach neuen Enzymen, andererseits auch
Bibliotheken mit großen Inserts zur Erforschung der metabolischen Diversität erstellt. Dazu werden zwei
interessante Habitate herangezogen. Crocus albiflorus, eine alpine Wildpflanze die effizient bei niedrigen
Temperaturen wachsen kann und Kartoffel, die von hoher landwirtschaftlicher Bedeutung ist.
Ein problem bei der Suche nach neuen Enzymen stellt die funktionelle Expression dar. Es wird daher auch daran
gearbeitet, neben dem Standard E.coli System auch Bacillus und Streptomyces Expressionssysteme für das
Screening zu entwickeln.
Die erstellten Metagenombibliotheken werden mit Hochdurchsatzmethoden auf biokatalytisch interessante
hydrolytische Enzyme gescreent. Hits werden hinsichtlich ihrer molekularen Struktur und den biokatalytischen
Eigenschaften detailliert untersucht. Weiters wird nach ACC Terminase Varianten, die für landwirtschaftlche und
umwelttechnische Anwendungen interssant sind, gescreent.
Die Kombination der spezifischen Expertise des ARC Seibersdorf bei der Erforschung von Pflanzenendophyten
und das große Know how des Instituts für Molekulare Biotechnologie in molekularer Enzymologie und
Enzymscreening stellt eine ausgezeichnete Basis dar, um folgende Ziele zu erreichen:
- Verfügbarkeit von Metagenombibliotheken von speziellen mikrobiellen Populationen
- Werkzeuge für das effiziente expressionsbasierte Screenen unter Verwendung von verschiedenen Wirten
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/02/0530/04/08