Phytopathogene Pilze stellen eine besondere Herausforderung für die globale Agrarwirtschaft dar, da sie für 10-15 % der weltweiten Ertragsverluste bei den bedeutendsten Kulturpflanzen verantwortlich sind. Die Gattung Fusarium zählt dabei zu den schwerwiegendsten bodenbürtigen Pathogenen und verursacht weltweit erhebliche Schäden an zahlreichen wirtschaftlich bedeutsamen Nutzpflanzen. Diese Verluste sind vor allem auf das breite Wirtsspektrum von Fusarium zurückzuführen, das unter anderem Getreide wie Weizen, Mais und Gerste; Hülsenfrüchte wie Erbsen und Bohnen; sowie Gemüse wie Tomaten, Gurken und Kartoffeln beinhaltet. In der Regel erfolgt die Bekämpfung phytopathogener Pilze durch den Einsatz chemischer Pestizide, die zwar hochwirksam, aber nicht umweltfreundlich sind. Ein alternativer und vielversprechender Ansatz bei der Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten ist der Einsatz biologischer Kontrollstämme, bei der lebende Organismen (wie Bakterien) eingesetzt werden, um die Aktivität von Pflanzenpathogenen zu verringern.
In diesem Projekt geht es um das Bakterium Streptomyces griseus S4-7, welches erstmals aus der Rhizosphäre einer Erdbeerpflanzen-Monokultur isoliert wurde, die eine spezifische Bodensuppressivität gegenüber der Fusarium-Welke entwickelt hatte. S. griseus S4-7 ist als Endophyt auch in der Lage, die Blüten der Erdbeerpflanzen zu kolonisieren und im Zuge der Bestäubung durch Bienen verbreitet zu werden. Im Gegenzug erhalten die Bestäuber Schutz vor Entomopathogenen. Die Fähigkeit, die Fusarium-Welke zu unterdrücken wurde mit der Expression eines Gens kodierend für eine Klasse II Lanthipeptid-Synthetase korreliert. Im Genom von S. griseus S4-7 konnte dieses Gen einem zuvor nicht charakterisierten Biosynthese-Gencluster (BGC) zugeordnet werden, dem mrs (mixed RiPP system) BGC. Das mrs BGC und die darin kodierten Metaboliten nehmen somit eine wichtige ökologische Rolle im Verbund zwischen Bakterien, Pflanzen und Insekten ein.
Ziele dieses Projekts beinhalten die vollständige Aufklärung der Biosynthese der im mrs BGC kodierten Metaboliten. Anschließend soll eine Bewertung der Aktivität dieser Metaboliten gegenüber verschiedenen phytopathogenen Pilzen in vitro und in planta an verschiedenen Nutzpflanzen erfolgen. Ein weiteres Ziel des Projekts besteht darin, die Verbreitung dieses Systems zu untersuchen. Dazu sollen unter anderem Bodenproben und metagenomische Daten aus verschiedenen ökologischen Kontexten auf das Vorhandensein von mrs-verwandten Genen analysiert werden.