ERASynBio - Runde 2 - SMARTPLANTS - Kontrolle neuer pflanzlicher Stoffwechselprozesse durch regulatorische Netzwerke gesteuert durch Blüte und Temperatur

Das Ziel des SMARTPLANTS Konsortiums ist die Entwicklung von parallelen regulatorischen Netzwerken (PaRNets) basierend auf natürlichen Signalen der Pflanzen, nämlich Blüte und Temperatur. Diese Signale sollen durch Metabolic Engineering eine erhöhte Produktion von hochwertigen und schützenden Verbindungen hervorrufen. Während der Blüte kommt es zu einem massiven Transfer von Ressourcen von den Blättern zu den Samen oder Früchten. Ein signifikanter Teil der Biomasse verbleibt allerdings in den Blättern und dem Stängel. Durch die Entwicklung eines PaRNets mit der Blüte als Auslöser wollen wir einen Teil dieser Biomasse erfassen, um sie zu einer hochwertig Verbindung umzuwandeln, dem Diterpen cis-Abienol. In ähnlicher Weise werden wir ein PaRNet basierend auf dem Parameter der Temperatur als Auslöser entwickeln. Das Ziel ist, bei höheren Temperaturen die Produktion von Isopren (eine Verbindung zum Schutz vor Hitzestress), induzieren zu können. Die gesamte Metabolic Engineering Strategie soll durch iterative Modellierungen unterstützt werden. Im Arbeitspaket 1 wird die künstliche Signalausbreitung in Pflanzen entwickelt. Dies wird mittels mobilen Transcription Activator-Like Effectors (TALEs) vermittelt. Das Ziel des Arbeitspakets 2 ist die Optimierung der Produktion von cis-Abienol und Isopren. Die Optimierung wird anhand transienter Assays in Arabidopsis thaliana und Nicotiana benthamiana durchgeführt. Iterative Zyklen von Modellierung und transient Assays werden ergeben, welche Zielgene überexprimiert oder herunterreguliert werden müssen. Im Arbeitspaket 3 werden die Ergebnisse der Arbeitspakete 1 und 2 kombiniert. Die Konstrukte für die regulatorische Netzwerke und die Zielgene für die Produktion von cis-Abienol oder Isopren werden in Arabidopsis thaliana transformiert. Das Ziel des Arbeitspakets 4 ist die Organisation eines Symposiums mit dem Thema "Anwendung der synthetischen Biologie zur Entwicklung von künstlich regulatorischen Netzwerke in Pflanzen".