Die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) erhält erstmals die Reinhart-Koselleck-Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Diese prestigeträchtige Auszeichnung bringt eine Fördersumme von 1,25 Millionen Euro über fünf Jahre mit sich. Projektleiter Prof. Dr. Wolf B. Frommer vom Institut für Molekulare Physiologie wird an einem dringlichen Thema forschen: den Mechanismen, mit denen das Bakterium Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) in das Wasserleitgewebe (Xylem) von Reis eindringt und sich ausbreitet. Diese Bakterienart ist verantwortlich für die Erkrankung Weißblättrigkeit, die weltweit für erhebliche Ernteausfälle sorgt und somit eine große Bedrohung für Reisbauern darstellt.

Reis verfügt über natürliche Abwehrmechanismen, die ihn vor Infektionen schützen. Dennoch gelingt es Xoo, diese Barrieren zu überwinden, indem es spezifische Strategien anwendet. Bisher fehlten empirische Beobachtungen zu den Infektionsmechanismen, insbesondere auf zellulärer Ebene. Das Forschungsprojekt zielt darauf ab, diese Lücken zu schließen. Es wird moderne Methoden wie Bildgebungsverfahren, Einzelzell-Analysen und Genomeditierungstechniken wie CRISPR-Cas verwenden, um die Phasen der Infektion, von der Kontaktaufnahme bis zur systematischen Ausbreitung im Xylem, zu untersuchen.

Ziele und Bedeutung der Forschung

Die umfassende Analyse zielt darauf ab, ein fundamentales Verständnis der Infektionsmechanismen zu erlangen. Ziel ist es, auf Grundlage dieser Erkenntnisse möglicherweise resistente Reissorten zu entwickeln, die besser gegen die Erkrankung geschützt sind. Diese Maßnahmen könnten nicht nur für den Reisanbau von Bedeutung sein, sondern auch für das Verständnis grundlegender Infektionsprozesse, die bei anderen Xylem-pathogenen Bakterien sowie in Tier- und Menschenerkrankungen auftreten.

Dieses innovative Projekt wird im März 2026 beginnen und ist Teil des Exzellenzclusters CEPLAS (Plants for Life). Prof. Frommer, der als Alexander-von-Humboldt-Professor für Molekulare Physiologie an der HHU tätig ist, hat sich insbesondere den molekularen Mechanismen des Nährstofftransports in Pflanzen verschrieben.

Methoden zur Untersuchung der Bakterien

Die Untersuchungen beinhalten die detaillierte Analyse der Xoo-Verbreitung. Der Stamm SK2-3 von Xanthomonas oryzae pv. oryzae, isoliert aus der Provinz Sukhothai in Thailand, wird verwendet. Für die Kultur kommen spezifische Techniken wie die Streak-Platte-Technik zum Einsatz. Dies geschieht auf der Grundlage präziser Parameter, die eine optimale Umgebung für die Bakterien schaffen, um ihre Eigenschaften zu untersuchen. Dringende Tests wie colorimetric LAMP (cLAMP), PCR und qPCR sorgen dafür, dass Xoo effizient nachgewiesen werden kann.

Im Rahmen der Untersuchung werden Reisvarianten wie PSL2 und PSL2-Xa21 in kontrollierten Bedingungen kultiviert. Durch die Verwendung der Clipping-Methode erfolgt eine künstliche Infektion, wobei die Bakteriensuspension präzise verdünnt wird, um die Infektionsraten zu steuern. Proben von Pflanzenmaterial, Boden und Wasser werden gesammelt und auf die Anwesenheit von Xoo untersucht.

Die Innovationskraft dieses Projekts könnte weitreichende Auswirkungen auf die Landwirtschaft und darüber hinaus haben. Die Erkenntnisse könnten nicht nur den Reisanbau optimieren, sondern auch für andere Kulturen und Krankheiten von Bedeutung sein. Die Reinhart-Koselleck-Förderung unterstützt dabei hochinnovative und risikobehaftete Grundlagenprojekte und verleiht somit der Forschung an der Heinrich-Heine-Universität zusätzliche Sichtbarkeit und Wertschätzung.

Insgesamt zeigt das Projekt, wie wichtig es ist, die Mechanismen von Bakterien, die Pflanzen schädigen, eingehend zu studieren, um sowohl die Nahrungsmittelproduktion zu sichern als auch grundlegende wissenschaftliche Fragen zu beantworten.