22. Mär 2020 · Actualia · Nachwuchsförderung · Tagungsbericht

Strasburger-Workshop: Wie freundliche und feindliche Mikroben mit Pflanzen interagieren

Die Teilnehmenden wanderten am zweiten Tag zur nahegelegenen Burgruine Drachenfels im Siebengebirge, die auf 321 Meter Höhe liegt. Foto: Sebastian Klenner
Dominik Begerow moderierte den Workshop-Teil über Wissenschaftskommunikation. Foto: Juniper Kiss
Anvisierte Zielgruppen, die die Teilnehmenden ansprechen möchten. Foto: Dominik Begerow
Ein konkretes Ziel, wie und wo die Teilehmenden das Erlernte umsetzen werden, rundete das Wissenschaftskommunikations-Seminar ab. Foto: Dominik Begerow
In den Kaffeepausen diskutierten die Teilnehmenden die neuen Forschungsergebnisse. Foto: Dominik Begerow
Wanderung zum Drachenfels. Foto: Dominik Begerow

Ihre Ergebnisse und Forschungsarbeiten über die vielfältigen Interaktionen zwischen (Nutz-)Pflanzen und Mikroben tauschten knapp 20 angehende Wissenschaftler*innen aus drei Ländern im Februar in Königswinter aus. Die Tagung thematisierte sowohl Symbiosen als auch Pflanzen-Pathogene. Eine externe Vortragende berichtete über Jobs außerhalb von Universtäten und ein Mitmach-Workshop ermunterte die Teilnehmenden über Chancen und Risiken der öffentlichen Kommunikation ihrer Forschungsthemen nachzudenken. Einig war man sich, dass es ein großes Interesse an der Interaktions-Forschung geben sollte, da diese dazu beiträgt, anwenderfreundliche Lösungen für den Erhalt der Pflanzengesundheit und der Ertragsmengen zu bieten. Die fünf Organisator*innen des Eduard-Strasburger-Workshops der DBG von angehenden Nachwuchskräften der Sektion für Interaktionen für andere junge Pflanzenwissenschaftler*innen fassen die Veranstaltung zusammen.

Der 5. Eduard-Strasburger Workshop mit dem Titel Diversity of chemical and molecular signaling networks in plant-microbe interactions fand vom 3. bis 5. Februar 2020 in Königswinter nahe Bonn statt. Pflanzen-Mikroben Interaktionen reichen von pathogenen über neutrale zu symbiotischen Interaktionen und basieren auf dem Austausch zahlreicher molekularer und chemischer Botenstoffe. Mit dem Workshop sollten die verschiedensten Richtungen und methodischen Ansätze der Untersuchung von Pflanzen-Mikroben Interaktionen zusammen- und junge Forscher*innen dieses diversen Feldes miteinander in Kontakt gebracht werden. Der Workshop wurde von Dr. Sophie de Vries und Janina von Dahlen (Institut für Populationsgenetik, HHU Düsseldorf) sowie von Lena Steins, Sebastian Klenner und Tom Maus (Geobotanik, Ruhr-Universität Bochum) unter der Schirmherrschaft von Prof. Dr. Dominik Begerow (Geobotanik, Ruhr-Universität Bochum) organisiert. Über den Workshop wurde per Twitter, im DBG Newsletter und auf einer eigenen Webseite informiert.

Von Pflanzen-Pathogenen, Symbiosen und modernen Analysetechniken

Insgesamt nahmen 18 junge Nachwuchswissenschaftler*innen aus Deutschland, England und Irland sowie vier erfahrene Wissenschaftler*innen und Gruppenleiter*innen an dem Strasburger Workshop teil. Alle Teilnehmer*innen hielten einen umfangreichen Vortrag über ihr jeweiliges Forschungsfeld aus den Teilgebieten Diversität, Evolution oder Chemie und Molekularbiologie von Pflanzen-Mikroben Interaktionen. Im Mittelpunkt der Veranstaltungen standen dabei einerseits diverse Pflanzenpathogene, ebenso häufig wurde jedoch auch über Symbiosen zwischen Pflanze und Mikroorganismen referiert. Insgesamt kamen sechs verschiedene Themenschwerpunkte zusammen, welche die biologische Kontrolle von Pathogenen, allgemeine und spezifische Pathogen-Wirts-Interaktionen, symbiotische Interaktionen, Mikrobiom-Analysen, Phylogenetik von Pflanzenpathogenen sowie vergleichende Hochdurchsatzanalysen auf genomischer und transkriptioneller Ebene von Pflanzen-Mikroben Interaktionen umfassten.

Symbiosen und Biokontrolle von Pathogenen

Eingeleitet wurde dieser Teilabschnitt durch Prof. Dr. Caroline Gutjahr (TUM School of Life Science Weihenstephan, Technical University of Munich, Freising), die in ihrem Vortrag den Karrikin-Rezeptorkomplex vorstellte, der verantwortlich für die Entstehung der Symbiose von Pflanzen mit arbuskulären Bodenpilzen ist. Gemeinsam mit Mariana Murillo Roos (Plant Microbiosis Lab, Friedrich-Schiller-Universität, Jena) tauchten die Workshop-Teilnehmenden anschließend in die Physiologie von Blättern ein und lernten wie diese die Zusammensetzung und Vielfalt des pflanzlichen Mikrobioms beeinflusst. Im Anschluss befasste sich Isabelle Metzen (Bucher Lab, Universität Köln) mit dem Einfluss von Maisgenotypen auf die Variabilität des Wurzelmikrobioms.

Als besonders unterhaltsam wurde der Beitrag von Moritz Sexauer (Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen, Universität Tübingen) wahrgenommen. Er referierte darüber wie das Protein TOO MUCH LOVE in der Pflanze wortwörtlich zu der Ausbildung von zu viel Liebe in Form von einer Überproduktion von Wurzelknöllchen zur Interaktion mit Stickstoff fixierenden Bakterien führt. Im Anschluss leitete Bianca Griebel (Institut für Populationsgenetik, Universität Düsseldorf) zum Thema der Biokontrolle als natürliche Alternative zur Bekämpfung von Phytophthora infestans über, dem Erreger der Kraut- und Knollenfäule. Auch Juniper Kiss griff das Thema der Biokontrolle in ihrer Metaanalyse auf, welche die Bekämpfung von Pflanzenpathogenen in Bananenpflanzen unter verschiedensten experimentellen Bedingungen untersuchte. Jedoch gestalte sich die Übertragung der wissenschaftlichen Erkenntnisse in die Praxis des Bananen-Anbaus häufig schwierig.

Zum Abschluss des ersten Tages referierten Oliver Johandrees (Max-Planck-Institute for Plant Breeding Research, Köln) über die Evolution der TIR-EDS1 Interaktion, einem wichtigen Signalknoten zur Erkennung von Krankheiten in Samenpflanzen und Behnoush Hosseini (Department of Phytopathology, Institute of Phytomedicine, Faculty of Agricultural Sciences, University of Hohenheim) über die phylogenetische Abgrenzung verschiedener Pathogene der Sojabohne.

Pathogene als fortwährende Herausforderung für die Pflanzengesundheit

Der zweite Tag startete mit einer Wanderung zur nahegelegenen Burg Drachenfels, wo sich den Teilnehmern*innen ein herrlicher Blick über den Rhein bis nach Köln bot. Begleitet von zahlreichen Diskussionen rund um Themen wie universitäre Lehre, Karriereoptionen und natürlich die spezifischen Forschungsfelder der Teilnehmer*innen, kehrte man schließlich zum direkt am Rhein gelegenen Tagungshotel zurück. Eingeleitet durch Prof. Dr. Eva H. Stukenbrock (Environmental Genomics Group, Christian-Albrechts University Kiel & Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Plön) beschäftigte sich die erste Session des Tages mit der Interaktion des Pathogens Zymoseptoria tritici mit seinem Wirt, dem Weizen. Stukenbrock präsentierte eine außergewöhnliche Herangehensweise an die Frage, wie stark das Pathogen die Immunantwort des Wirtes manipuliert. Indem sie die Pflanzen nach einer Erstinfektion mit Z. tritici im Anschluss mit dem Bakterium Pseudomonas syringae infizierte und die Krankheitssymptome evaluierte, konnte sie Rückschlüsse auf die systemische Unterdrückung der Immunantwort des Wirtes ziehen.

Besonders umfangreich präsentierte sich die Feldstudie von Dheeraj Singh Rathore (Crop Science Dept. Teagasc, Crops, Environment and Land Use Programme, Ireland), der sich mit dem Effekt von Fungiziden und Mikronährstoffen in Weizen während der Infektion mit Septoria tritici beschäftigte. Im Anschluss leitete Sebastian Klenner (Geobotanik, Ruhr-Universität Bochum) zu den Antherenbrandpilzen über. Er erforscht unter anderem das Effektor-Repertoire von Microbotryum.

Der Vortrag von Prof. Dr. Dominik Begerow (Geobotanik, Ruhr-Universität Bochum) beschäftigte sich anschließend mit den Getreidebrandpilzen. Er schilderte die Geschichte der Forschung an den Ustilaginomycotina, wobei er einen besonderen Fokus auf die große Diversität in der Gruppe legte. Ergänzt wurde dieser Vortrag durch Lena Steins (Geobotanik, Ruhr-Universität Bochum), die mittels vergleichender Genomanalyse die sexuelle Fortpflanzungsfähigkeit als Hinweis für die Interaktion von Pilzen der Gruppe Pseudozyma mit potenziellen Wirtspflanzen untersucht. Gefolgt wurde dieser Vortrag von weiteren Beiträgen die sich mit vergleichenden Hochdurchsatzanalysen befassten. Janina K. von Dahlen (Institut für Populationsgenetik, Universität Düsseldorf) referierte so beispielsweise über das globale transkriptionelle Verhalten von Resistenzgenen nach der Infektion mit diversen Pathogenen in Tomaten und Kartoffeln und Wagner Calegari Fagundes (Environmental Genomics Group, Christian-Albrechts University Kiel & Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Plön) über genomische Anpassungen an den Wirt in dem Pilz Zymoseptoria.

Jobs jenseits der akademischen Laufbahn

Der dritte und letzte Tag des Workshops begann mit einem Vortrag von Dr. Pernille Thorbek (BASF) über Karrierewege jenseits der Universität. Basierend auf ihren jahrelangen Erfahrungen in der wirtschaftlichen Forschung schilderte sie dem vorwiegend jungen Publikum die zahlreichen Möglichkeiten und gab wertvolle Hinweise zur Orientierung außerhalb des universitären Umfeldes. Dabei betonte sie insbesondere die Möglichkeit außeruniversitäre Forschungen zu begleiten und anwenderfreundliche Lösungen zur Erhalt der Pflanzengesundheit und Ertragsmengen zu finden. Der anschließende Vortrag von Summia Gul (Institut für Mikrobiologie, Universität Düsseldorf) stellte eine Charakterisierung des Effektor-Repertoires des Getreidebrandes Thecaphora thlaspeos vor und bemerkte, dass sie bereits während des Workshops zu neuen Interpretationen ihrer Ergebnisse angeregt wurde. Seomon Kwon (Institut für Mikrobiologie, Universität Düsseldorf) stellte im Anschluss ihre Forschung vor, in der sie zahlreiche Methoden kombinierte, um mRNA aus extrazellulären Vesikeln von Ustilago maydis zu isolieren und zu analysieren.

Öffentlichkeitsarbeit und Wissenschaftskommunikation

Am Nachmittag folgte eine Diskussion zum Thema Öffentlichkeitsarbeit in der Wissenschaft. Der Leitgedanke, dass die Gesundheit von Pflanzen essentiell für die Versorgung der Menschheit ist, sowie die Idee diesen Gedanken an die Gesellschaft heranzutragen, bildeten die Grundlage für eine spannende Diskussion. Wozu dient die Öffentlichkeitsarbeit? Wer präsentiert sich wie in der Öffentlichkeit? Welche Möglichkeiten der Öffentlichkeitsarbeit gibt es für introvertiertere Persönlichkeiten? Hinlänglich wurde von vielen Teilnehmern erkannt, dass sie als Empfänger öffentlicher Gelder in der Pflicht stehen, ihre Forschung in die Gemeinschaft einzubringen. Die Teilnehmer*innen hatten die Möglichkeit, spezifische Ziele und Zielgruppen für ihre Forschung zu erarbeiten. Als Fazit beschlossen viele Teilnehmende sich zukünftig bewusster für ihre Wissenschaft in der Gesellschaft einzusetzen und offener über Probleme und Chancen der Wissenschaften zu diskutieren. Der Workshop selbst wurde so beispielsweise aktiv auf Twitter begleitet: via: #CheMolpmi, und #CheMolMpmi.

Weinreben, Gerste und Ackerschmalwand

Der Diskussion folgten weitere wissenschaftliche Vorträge von Daniel Zendler (Julius-Kühn-Institut, Institute for Grapevine Breeding, Geilweilerhof) über Resistenzen gegen den Echten Mehltau auf Weinreben sowie Timo Engelsdorf (Department of Biology, Plant Physiology, Philipps-University Marburg) über die Funktion von pflanzlichen Zellwänden als natürliche Immunbarrieren, aber auch als Teil eines komplexen Signalkomponentensystems nach Infektionen mit Pflanzenpathogen. Hannah Thieron (Institute for Biology I, Unit of Plant Molecular Cell Biology, RWTH Aachen) befasste sich anschließend wie bereits Seomon Kwon zuvor mit der Charakterisierung von extrazellulären Vesikeln in der Pflanzen-Pathogen Interaktion. Hierbei fokussierte sie sich auf das Pathosystem der Gerste mit dem Pilz Blumeria graminis f.sp. hordei. Den Abschluss der Vortragsreihe bildete Eleanor Chroston (Institute of Pharmaceutical Biology, Technische Universität Braunschweig), die die Teilnehmer über die Biochemie der Nitril-Synthese informierte, wobei sie sich spezifisch auf die Interaktion der Syntheseproteine mit dem Mikrobiom von Arabidopsis thaliana konzentrierte.

Durch die Unterstützung der DBG konnte für die Teilnehmenden Kosten für die Verpflegung und die Übernachtungen übernommen werden, was vor allem für die Vernetzung unter Nachwuchswissenschaftlern*innen entscheidende Vorteile bot. Wir möchten an dieser Stelle sowohl der DBG als auch dem Schirmherren, Prof. Dr. Dominik Begerow (Ruhr-Universität Bochum), nochmals herzlich für Ihre Unterstützung bei diesem erfolgreichen Workshop danken.

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Im März 2020

Dr. Sophie de Vries und Janina von Dahlen vom Institut für Populationsgenetik der Heinrich-Heine Universität Düsseldorf
Lena Steins, Sebastian Klenner und Tom Maus, Geobotanik, Ruhr-Universität Bochum

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