PD Dr. Frank Waller

Forschungsgebiete:

Interaktion von Pflanzen und Mikroben

Molekulare Mechanismen der pflanzlichen Pathogenresistenz

Sphingolipide in der pflanzlichen Pathogenabwehr

 

Praktika, Bachelor- und Masterarbeiten

In unseren Projekten besteht nach Rücksprache die Möglichkeit, forschungsnahe Praktika und Abschlußarbeiten anzufertigen.

Das Team

Alina Voss, Kristina Erwardt, Frank Waller, Stefanie Schmidt, Hannah Weber

Welche Rolle spielen Sphingolipide in der pflanzlichen Reaktion auf Pathogene und bei abiotischem Stress?

Der programmierte Zelltod ist ein wichtiger Mechanismus der Pflanze, die Ausbreitung biotropher Pathogene im Gewebe zu stoppen. Wir konnten zeigen, dass durch Bakterien ausgelöster programmierter Zelltod in Arabidopsis mit erhöhten Spiegeln der Sphingobase Phytosphingosin einhergeht. Nun untersuchen wir, ob Phytosphingosin eine Rolle als Signalmolekül in der Regulation der pflanzlichen Verteidigungsantwort spielt. Wir testen auch, ob Phytosphingosin das Wachstum pflanzlicher Pathogene hemmen kann.

Umweltbedingungen beeinflussen die Spiegel spezifischer Sphingolipide ebenfalls signifikant. Für die funktionelle Untersuchung von Sphingolipiden in der Pflanze steht uns eine Kollektion von Arabidopsis Mutanten und Überexprimiererlinien zur Verfügung. Diese erlauben uns, z.B. unter definierten Stressbedingungen, der Funktion spezifischer Sphingolipide in der Pflanze auf die Spur zu kommen.

Erhöhung der pflanzlichen Pathogenresistenz durch Besiedelung mit wurzelendophytischen Pilzen

Serendipita indica (Piriformospora indica) und Serendipita herbamans, Pilze der Ordnung Sebacinales, besiedeln die Wurzeln sehr vieler Pflanzenarten. Diese Besiedelung kann die Pathogenresistenz der Wirtspflanze erhöhen, nicht nur in den Wurzeln, sondern auch in den Blättern (systemische Pathogenresistenz). Außerdem kann die Besiedelung zu einer beschleunigten Entwicklung der Pflanze und zu einem erhöhten Ertrag führen.
Wir untersuchen, auf welchen molekularen Mechanismen diese Verbesserung der pflanzlichen Resistenz beruht und welche Unterschiede in der Reaktion der Pflanze auf Symbionten und Pathogene bestehen.

Wir haben ein verbessertes Medium für Serendipita indica entwickelt. Dieses ist in unserer Publikation in ‚Plant Methods‘ (2020) beschrieben:

https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-020-00584-7

Ausgewählte Publikationen

  1. Osman M, Stigloher C, Mueller MJ, Waller F (2020) An improved growth medium for enhanced inoculum production of the plant growth-promoting fungus Serendipita indica. Plant Methods 16:39.
  2. Glenz R, Schmalhaus D, Krischke M, Mueller MJ, Waller F (2019) Elevated Levels of Phosphorylated Sphingobases Do Not Antagonize Sphingobase- or Fumonisin B1-Induced Plant Cell Death. Plant and Cell Physiology 60:1109-1119.
  3. Weiß M, Waller F, Zuccaro A, Selosse MA (2016) Sebacinales - one thousand and one interactions with land plants. New Phytologist 211(1): 20-40.
  4. Molitor, A, Zajic, D, Voll, L, Pons-Kühnemann J, Samans B, Kogel K-H, Waller F (2011) Barley leaf transcriptome and metabolite analysis reveals new aspects of compatibility and Piriformospora indica-mediated systemic induced resistance to powdery mildew. Molecular Plant-Microbe Interactions 12: 1427-1439.
  5. Peer M, Stegmann M, Mueller MJ, Waller F (2010) Pseudomonas syringae infection triggers de novo synthesis of phytosphingosine from sphinganine in Arabidopsis thaliana. FEBS Letters 584: 4053-4056.
  6. Waller F, Achatz B, Baltruschat H, Fodor J, Becker K, Fischer M, Heier T, Hückelhoven R, Neumann C, von Wettstein D, Franken P, Kogel K-H (2005) The endophytic fungus Piriformospora indica reprograms barley to salt stress tolerance, disease resistance and higher yield. Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS) 102: 13386-13391.

Über Mich

Studium der Biologie und Doktorarbeit in Biologie an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i.Br.. Studienaufenthalte in China, Taiwan und Japan.

Postdoctoral Fellow am Nara Institute of Science and Technology (NAIST), Nara, Japan.

Habilitation in Pflanzenphysiologie und Phytopathologie an der Fakultät für Agrarwissenschaften der Justus-Liebig-Universität Giessen.

Seit 2009 Arbeitsgruppenleiter am Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie, Julius-Maximilians-Universität Würzburg.

Test der Stressresistenz verschiedener Arabidopsismutanten

Förderung Durch

Das Projekt 'Funktionelle Charakterisierung des Metabolismus freier Sphingobasen und der Rolle von Sphingobasen im programmierten Zelltod von Pflanzen'  wurde bis Anfang 2019 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Frühere Studienaufenthalte und Projekte wurden unterstützt durch: DFG, Alexander von Humboldt Stiftung / Japanese Society for the Promotion of Science (JSPS),  Ostasien-Stipendienprogramm der Daimler Benz AG / Studienstiftung des deutschen Volkes,  Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD).