Über uns

Forschungsprofil

Die Pflanzenphysiologie war früher eine eher beschreibende Wissenschaft. Die Forscher leiteten ihre Erkenntnisse meist ausschließlich aus ihren Beobachtungen ab. Heutzutage will man die Geheimnisse der Pflanzen mit Methoden der Molekularbiologie und Genetik ergründen.

In den Anfangsjahren stand vor allem die Aufklärung von Stoffwechselwegen sowie die Identifikation und Isolierung der daran beteiligten Gene im Vordergrund. Jetzt steht vermehrt die Aufklärung von Gen-Funktionsbeziehungen im Mittelpunkt. Die Wissenschaftler interessieren sich dafür, welches Gen für welche Eigenschaft des Organismus verantwortlich ist. Dazu bieten sich zwei unterschiedliche Ansätze an:

  1. Werden gleiche Pflanzen unterschiedlichen Umweltbedingungen ausgesetzt, führt das zu sichtbaren und unsichtbaren Veränderungen. Es kann sich sowohl das Erscheinungsbild der Pflanze ändern, als auch ihre Inhaltsstoffzusammensetzung und ihr Stoffwechsel. Indem die sichtbaren Veränderungen mit den unsichtbaren Veränderungen verglichen werden, kann ein Zusammenhang zwischen einem Gen und seiner Funktion hergestellt werden.
  2. Werden Pflanzen mit unterschiedlichen Erbanlagen den gleichen Umweltbedingungen ausgesetzt, zeigt sich, dass einzelne Sorten auf Kälte, Hitze, Trockenheit oder andere Stressfaktoren verschieden reagieren. Auch hier werden  Erscheinungsbild und genetische Ausstattung in Zusammenhang gesetzt und die Funktion einzelner Gene identifiziert. Durch klassische Mutagenese – die Änderung des Erbguts durch Bestrahlung oder Chemikalienzugabe – oder durch gentechnische Methoden kann das Spektrum der genetischen Diversität noch um ein Vielfaches erweitert werden.

Beide Ansätze haben zum Ziel, molekulare, biochemische und physiologische Netzwerke der Pflanzen zu verstehen. Das Forschungsprofil wird deshalb mit dem Begriff ‚Systembiologie’ umrissen.

Forschungsobjekte

Die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) ist die weltweit beliebteste Modellpflanze und vergleichbar mit der weißen Maus bei den Medizinern. Das Genom des unscheinbaren Wildkrauts ist relativ klein (rund 100 Millionen Basenpaare) und seit langem vollständig entschlüsselt. Die Pflanze ist klein und lässt sich deshalb platzsparend im Gewächshaus kultivieren. Außerdem ist ihre Generationszeit mit rund zwölf Wochen so kurz, dass pro Jahr mehrere Generationen untersucht werden können.

Außer an Arabidopsis forschen wir hauptsächlich an Tomate, Tabak, Kartoffel, Zuckerrohr und Schneckenklee.

Methoden

Am Institut wurden und werden Methoden entwickelt und angewendet, mit denen automatisiert und mit hohem Durchsatz Zellinhaltsstoffe (Metabolomics), Proteine (Proteomics) und Enzymaktivitäten gemessen werden können. Aufgrund des enormen Informationszuwachses werden zunehmen biostatistische, bioinformatische und mathematische Verfahren in der Analyse wichtig. Der Einsatz von Bioinformatik ist dabei unentbehrlich um die bereits vorhandenen Kenntnisse und die im Hochdurchsatz neugewonnenen Versuchsergebnisse visuell darzustellen, auszuwerten und zu interpretieren.

 
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