Über uns

Ausstattung

Unser Institut verfügt über knapp 6000 Quadratmeter Büro- und Laborfläche und besitzt modernste Geräte, die ein wichtiger Baustein unserer Forschungsarbeit sind. Wir verwenden verschiedene Methoden um genetische Variabilität in Pflanzen zu erzeugen und zu untersuchen.

Modernste Labore und Pflanzenbauanlagen

Ebenso wie das Äußere des Institutes, ist auch die innere Ausstattung modern und auf dem neuesten Stand der Technik. Jedem Mitarbeiter steht ein PC mit allen für die Arbeit notwendigen Programmen zur Verfügung.

Die Institutsmitglieder haben von ihren Arbeitsplätzen aus Zugang zu elektronischen Zeitschriften verschiedener Verlage (einschließlich der American Chemical Society, Blackwell Sciene und Munksgaard, Elsevier, Kluwer, Wiley, Springer und Academic Press) und zu Datenbanken für die Literatursuche wie OVID, Web of Science, Journal Citation Report und Cambridge Scientific Abstracts.

Die Pflanzen wachsen überwiegend im voll klimatisierten Gewächshaus (1000 m² Anbaufläche) und in Klimakammern (500 m²) unter künstlicher Beleuchtung, so dass die Umweltbedingungen konstant gehalten werden können. Für die Vermehrung von Saatgut und die Prüfung von Pflanzen unter naturnahen Bedingungen können 2000 m² Sommergewächshaus sowie 5 ha Freilandfläche genutzt werden. Wir praktizieren integrierten Pflanzenschutz, das heißt Schädlinge und Krankheiten werden überwiegend durch Hygienemaßnahmen und vorbeugenden Nützlingseinsatz unter Kontrolle gehalten. Neben den Anbauarbeiten stellen wir für die Wissenschaftler kontrolliert vermehrtes Saatgut zur Verfügung, entwickeln Anbaumethoden für neue Arten sowie Hydrokultursysteme.

Unterschiedliche Geräte für verschiedenste Analysemethoden

Entsprechend dem Forschungsprofil und der damit verbundenen interdisziplinären Arbeitsweise steht den Mitarbeitern in den Laboren eine breitgefächerte technische Ausstattung zur Verfügung. Für den interessierten "Technikfreak" seien hier einige der für die Pflanzenforschung notwendigen Standard- und Highlevel-Geräte genannt:

  • Hochleistungsflüssigkeits-Chromatographen (HPLC, FPLC),
  • Massenspektroskope (GC/MS) zur Metabolitbestimmung,
  • Konfokal- und Fluoreszenz-Mikroskope,
  • Infrarot-Detektoren,
  • verschiedene Spektrophotometer (u. a. quadropole time-of-flight Spectrometer Q-TOF),
  • Phospho-Imagers,
  • eine Vielzahl an PCR-Machinen (inklusive einer Real-time-PCR-Maschine für die Quantifizierung von Transkripten),
  • verschiedene Einheiten zur Kapillar-Elektrophorese,
  • ein Lasermikrodissektionsgerät und Pippetierroboter für die Hochdurchsatzanalyse von DNA-Arrays

Technischer Support und Informationstechnologien

Zwei technische Servicegruppen halten unser Institut am Laufen. Das sechsköpfige Team von der Haustechnik ist dafür verantwortlich unsere Gebäude und Geräte instand zu halten. Bei Bedarf konstruieren sie auch selbst Apparate, die von den Angestellten benötigt werden.

Die vier Mitglieder der Abteilung Informationstechnologie kümmern sich um die Netzwerksicherheit, die Datensicherung sowie alle anderen Kommunikationssysteme. Außerdem installieren sie Software und geben Unterstützung bei allen gängigen Computerprogrammen.

Erzeugung und Untersuchung der genetischen Variabilität

Tabak eignet sich besonders gut für gentechnische Veränderungen wie das Einbringen neuer Gene (Transformation) oder das Abschalten von Genen mit Hilfe der Antisense-Technik. Bild vergrößern
Tabak eignet sich besonders gut für gentechnische Veränderungen wie das Einbringen neuer Gene (Transformation) oder das Abschalten von Genen mit Hilfe der Antisense-Technik.

Wir nutzen fünf Ansätze, um genetisch unterschiedliche Pflanzen zu erhalten:

(1) Zielgerichtete Veränderung der DNA

Bei der zielgerichteten Veränderung des Genoms (Transformation) von Pflanzen, werden bekannte Gensequenzen in Pflanzen eingebracht. Handelt es sich um ein Gen aus einer anderen Art, spricht man von transgenen Pflanzen. Stammt das Gen aus der gleichen Art ist von cisgenen Pflanzen die Rede. Wir besitzen hunderte von gentechnisch veränderten Kartoffel-, Tomaten-, Tabak- und Arabidopsis-Zuchtlinien und auch die Transformation von Reis und Lotus ist inzwischen etabliert und wird routinemäßig angewandt.

(2) Ungerichtete Veränderung der DNA

Bei der künstlichen Mutagenese wird die natürliche Mutationshäufigkeit der Erbsubstanz erhöht. Ein genauer Ort im Genom, der verändert werden soll, lässt sich jedoch nicht festlegen. Bei uns am Institut wird hauptsächlich die Chemikalie Ethyl-Methan-Sulfonat (EMS) verwendet, die Punktmutationen (Veränderung eines Basenpaares) erzeugt.

Darüber hinaus stellen wir Mutanten auch mit Hilfe von zufälligen T-DNA-Insertions-/Aktivierungslinien her. Dabei werden zusätzliche Nukleotide in die DNA-Sequenz eingebaut. Dies führt zu einer Verschiebung des Leserasters.

Wir verfügen über einen großen Bestand an EMS-Arabidopsis-Mutanten und über ca. 67 000 T-DNA-markierte Arabidopsis-Linien.

(3) Kreuzung verschiedener Arabidopsis-Ökotypen mit unterschiedlicher genetischer Ausstattung

In Kooperation mit der Uni Potsdam liegen dem Institut mehr als 300 Arabidopsis thaliana-Ökotypen vor, die in unterschiedlichen Regionen der Erde gesammelt wurden. Diese Ökotypen wurden einem umfangreichen Kreuzungsprogramm unterzogen und zur Erzeugung rekombinanter Inzuchtlinien (RILs) und nahezu isogener Inzuchtlinien (NILs) herangezogen. Darüber hinaus sind auch Tomaten-Introgressionslinien im Einsatz.

(4) Nutzung von Sequenzunterschieden natürlich vorkommender Arabidopsis-Ökotypen

Die Reihenfolge der Basen in der DNA von Arabidopsis ist bekannt. Bei einem Vergleich des Genoms unterschiedlicher Arabidopsis-Ökotypen finden sich viele Sequenzunterschiede. Am häufigsten sind die "Einzelnukleotidpolymorphismen" (engl. single nucleotide polymorphisms = SNP, sprich "snip"), bei denen nur eine einzige Base in einem ansonsten komplett identischen DNA-Abschnitt verändert ist.

Diese SNPs sind Ausgangspunkt für ein genetisches Markersystem. Da SNPs im Genom leicht aufzufinden sind, dienen Sie den Forschern als molekulare Marker. Obwohl die SNPs nicht selbst für veränderte Eigenschaften von Pflanzen verantwortlich sind, können sie das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit bestimmter Gene anzeigen.

Am Institut wurde eine Reihe von 112 gleichmäßig verteilten Polymorphismen für verschiedene Kreuzungen von Arabidopsis-Ökotypen etabliert. Durch dieses System werden die Genkartierung und die Klonierung von map-based Genen beschleunigt.

(5) Verwendung von Antisense-Transformanten zur Blockierung eines Gens

Mit Hilfe der Antisense-Technik lässt sich die Aktivität eines bestimmten Gens blockieren, wodurch das entsprechende (vom Gen kodierte) Protein nicht mehr gebildet werden kann. Wenn der Verlust dieses Proteins einen deutlichen Einfluss auf das Aussehen der Pflanze oder die molekulare Zusammensetzung der Zellen hat, lassen sich Rückschlüsse auf die Funktion des Gens ziehen. Das Institut verfügt über eine große Anzahl von Tabak-Antisense-Transformanten.

 
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