Webseite

Wissenschaftsjahr 2012

Das war das Wissenschaftsjahr 2012 - Zukunftsprojekt ERDE

In den vergangenen Monaten haben wir Ihnen auf diesen Seiten einen Einblick in unsere vielfältigen Forschungsthemen gegeben und gezeigt, dass auch Grundlagenforschung ganz nah dran ist an den Problemen der Welt. Jetzt neigt sich das Wissenschaftsjahr 2012 dem Ende zu. Ein guter Zeitpunkt die Themen Revue passieren zu lassen und die Inhalte zu rekaptulieren.

Leitgedanke des Wissenschaftsjahres 2012 war das Thema Nachhaltigkeit. Zu den besonders wichtigen, zukunftsweisenden Themen gehört natürlich die Ernährungssicherung der weiterhin wachsenden Weltbevölkerung. Bei den immer stärkeren Klimaschwankungen kommt es unter anderem darauf an, Pflanzen zu züchten, die robust sind gegenüber langen Perioden von Trockenheit oder Staunässe und die sich darüber hinaus nicht so leicht von Temperaturschwankungen irritieren lassen.

Pflanzen sind die Grundlage unseres Lebens. Darum wollen wir sie verstehen, von der obersten Sprossspitze bis zur letzten Wurzelfaser. Angefangen bei Fragen zur Nährstoffaufnahme und Fotosynthese über den Transport, bis hin zur Umwandlung und Speicherung von Stoffen gibt es noch viel Forschungsbedarf. All diese Prozesse beeinflussen schließlich das pflanzliche Wachstum und dadurch auch unsere Ernteerträge.

Um genaueres über die Prozesse, die in den Pflanzen ablaufen, herauszufinden, steht den Forschern mittlerweile ein gewaltiges Repertoire an Analysemöglichkeiten zur Verfügung. Mit Hilfe des Metabolitenprofiling können Sie alle Stoffe bestimmen, die sich in einer Zelle befinden, um daraus präzise Vorhersagen über das Wachstum und den zu erwartenden Ertrag abzuleiten.

Doch Pflanzen sind für uns viel mehr als nur Nahrungs- und Futtermittel. Ihre Zellwände bestehen aus energiereichen Molekülen, allen voran Zellulose, von der man sich erhofft, dass sie einen Beitrag zur Lösung unseres Energieproblems leisten könnte. Die meiste Forschung findet jedoch nicht an Energiepflanzen statt, sondern an der Modellpflanze Ackerschmalwand. Die Forscher nutzen mathematische Modelle um ihre Ergebnisse auf andere, wichtige Anbaupflanzen zu übertragen.

Manche Pflanzen entwickeln Fähigkeiten, die man ihnen gar nicht zugetraut hätte. In Tabakpflanzen lassen sich zum Beispiel Impfstoffe oder Medikamente herstellen. Diese Methode ist preiswerter und die Ausbeute ist größer als bei den bisherigen Methoden. 

Wer mehr über Pflanzenforschung und ihre Anwendung erfahren möchte, ist außerdem herzlich zu einer Tour durch unser Institut eingeladen. Weitere Informationen dazu finden Sie auf den Webseiten von Komm-ins-Beet.

Mathematische Modelle ersetzen das Bauchgefühl

Die Experimente von Biologen erzeugen inzwischen unglaubliche Mengen von Daten. Angefangen bei der DNA über Proteine, Enzyme und Metaboliten – alles kann in immer kürzerer Zeit immer preiswerter analysiert werden. Um dieser gewaltigen Datenflut Herr zu werden und nicht darin zu versinken, brauchen die Wissenschaftler die Hilfe von Spezialisten, die es sich zur Aufgabe gemacht haben, diese Daten in ein Korsett zu zwängen, mit dem man sie beherrschen und vor allem verstehen kann: mathematische Modelle.

[mehr]
<p>Pflanzen passen sich durch eine spontane Veränderung ihrer Gene an neue Umweltbedingungen an. Somit können sie zum Beispiel beim ständigen Wettrüsten mit Pflanzenschädlingen mithalten. Gerade diese Gene zur Schädlingsabwehr sind es aber auch, die verhindern, dass sich einstmals verwandte Arten noch ungehindert fortpflanzen können.</p>

Hybrid-Nekrose - Pflanzen mit Autoimmunerkrankung

Pflanzen passen sich durch eine spontane Veränderung ihrer Gene an neue Umweltbedingungen an. Somit können sie zum Beispiel beim ständigen Wettrüsten mit Pflanzenschädlingen mithalten. Gerade diese Gene zur Schädlingsabwehr sind es aber auch, die verhindern, dass sich einstmals verwandte Arten noch ungehindert fortpflanzen können.

[mehr]
<p>Reispflanzen sind warmes Klima gewöhnt, doch die ungewöhnlich stark ansteigenden Nachttemperaturen machen ihnen zu schaffen. Gleichzeitig gibt es bei anderen Getreidesorten und Obstbäumen Ernteausfälle, wenn ein zu milder Winter von plötzlichem Frühjahrsfrost eingeholt wird. Dirk Hinchas Arbeitsgruppe will herausfinden, wie sich Pflanzen gegen die Klimaveränderungen wappnen lassen.</p>

Klimawandel macht Pflanzen zu schaffen

Reispflanzen sind warmes Klima gewöhnt, doch die ungewöhnlich stark ansteigenden Nachttemperaturen machen ihnen zu schaffen. Gleichzeitig gibt es bei anderen Getreidesorten und Obstbäumen Ernteausfälle, wenn ein zu milder Winter von plötzlichem Frühjahrsfrost eingeholt wird. Dirk Hinchas Arbeitsgruppe will herausfinden, wie sich Pflanzen gegen die Klimaveränderungen wappnen lassen.

[mehr]
<p>Metaboliten sind Zwischenprodukte des Stoffwechsels und wie es Zwischenprodukte so an sich haben, sind sie nicht beständig sondern werden immerzu auf-, ab- und umgebaut. Die Konzentrationen der einzelnen Metaboliten werden von zwei Dingen wesentlich beeinflusst: den Genen, die dafür verantwortlich sind, welche Stoffe überhaupt gebildet werden können und der Umwelt, die darauf Einfluss nimmt, welche Gene aktiviert werden. Forscher wollen aus diesem zutiefst dynamischen Netzwerk ablesen, welche genetische Ausstattung ein Organismus hat und welche bisher verborgenen Eigenschaften das mit sich bringt.</p>

Metabolitenprofiling

Metaboliten sind Zwischenprodukte des Stoffwechsels und wie es Zwischenprodukte so an sich haben, sind sie nicht beständig sondern werden immerzu auf-, ab- und umgebaut. Die Konzentrationen der einzelnen Metaboliten werden von zwei Dingen wesentlich beeinflusst: den Genen, die dafür verantwortlich sind, welche Stoffe überhaupt gebildet werden können und der Umwelt, die darauf Einfluss nimmt, welche Gene aktiviert werden. Forscher wollen aus diesem zutiefst dynamischen Netzwerk ablesen, welche genetische Ausstattung ein Organismus hat und welche bisher verborgenen Eigenschaften das mit sich bringt.

[mehr]
<p>Nie ist es draußen so grün wie im Sommer. Die grüne Farbe der Pflanzen rührt daher, dass sie Licht roter und blauer Wellenlänge verschlucken, denn sie brauchen die Energie daraus für die Photosynthese. Wir Menschen sind auf den Sauerstoff und die energiehaltigen Moleküle, die die Pflanzen für uns produzieren, angewiesen. Forscher wollen deshalb verstehen, wie genau der komplizierte Prozess funktioniert und vor allem, wie die Pflanzen auf die sich ständig ändernden Lichtverhältnisse reagieren.</p>

Fotosynthese genau reguliert

Nie ist es draußen so grün wie im Sommer. Die grüne Farbe der Pflanzen rührt daher, dass sie Licht roter und blauer Wellenlänge verschlucken, denn sie brauchen die Energie daraus für die Photosynthese. Wir Menschen sind auf den Sauerstoff und die energiehaltigen Moleküle, die die Pflanzen für uns produzieren, angewiesen. Forscher wollen deshalb verstehen, wie genau der komplizierte Prozess funktioniert und vor allem, wie die Pflanzen auf die sich ständig ändernden Lichtverhältnisse reagieren.

[mehr]
<p>Einige Pflanzen haben von Natur aus eine heilende Wirkung, andere können zumindest zur Herstellung von Medikamente angeregt werden. Die Biofabriken produzieren Impfstoffe oder Enzyme mit weitaus weniger finanziellem Aufwand als ihre Kollegen aus der Bakterienkultur. Auch neue Antibiotika können effektiv aus Pflanzenzellen gewonnen werden.</p>

Arzneimittelproduktion in Pflanzen

Einige Pflanzen haben von Natur aus eine heilende Wirkung, andere können zumindest zur Herstellung von Medikamente angeregt werden. Die Biofabriken produzieren Impfstoffe oder Enzyme mit weitaus weniger finanziellem Aufwand als ihre Kollegen aus der Bakterienkultur. Auch neue Antibiotika können effektiv aus Pflanzenzellen gewonnen werden.

[mehr]
<p>Wenn man Pflanzen zu reichhaltig gießt, tut man ihnen keinen Gefallen. Der Überschuss an Wasser füllt die vielen kleinen luftgefüllten Hohlräume in der Erde aus und versperrt den Wurzeln den Zugang zum lebenswichtigen Luftsauerstoff. In diesem Zustand der Hypoxie müssen die Pflanzen ihren Stoffwechsel umstellen. Doch wie bemerken sie den Mangel an Sauerstoff überhaupt?</p>

Überleben bei Überschwemmung

Wenn man Pflanzen zu reichhaltig gießt, tut man ihnen keinen Gefallen. Der Überschuss an Wasser füllt die vielen kleinen luftgefüllten Hohlräume in der Erde aus und versperrt den Wurzeln den Zugang zum lebenswichtigen Luftsauerstoff. In diesem Zustand der Hypoxie müssen die Pflanzen ihren Stoffwechsel umstellen. Doch wie bemerken sie den Mangel an Sauerstoff überhaupt?

[mehr]
<p>Seit Jahren ist das Wetter im Frühling zu trocken. Genau während der Zeit, die so wichtig für die Entwicklung der meisten Feldfrüchte ist, gibt viel zu wenig Niederschlag. Die meisten Feldfrüchte reagieren nicht gut auf langanhaltenden Wassermangel. Die Züchtung von Sorten, die Trockenperioden tolerieren und trotzdem gute Erträge zeigen, wird deshalb immer wichtiger.</p>

Der Trockenheit trotzen

Seit Jahren ist das Wetter im Frühling zu trocken. Genau während der Zeit, die so wichtig für die Entwicklung der meisten Feldfrüchte ist, gibt viel zu wenig Niederschlag. Die meisten Feldfrüchte reagieren nicht gut auf langanhaltenden Wassermangel. Die Züchtung von Sorten, die Trockenperioden tolerieren und trotzdem gute Erträge zeigen, wird deshalb immer wichtiger.

[mehr]
<p>Pflanzen haben weder Muskeln noch Knochen und sind trotzdem stabil. Grund dafür ist ihre äußerst belastbare Zellwand, die es zum Beispiel Bäumen ermöglicht hundert Meter in die Höhe zu wachsen. Zellwände bestehen hauptsächlich aus Zellulose und in der steckt eine Menge Energie, die sich zur Herstellung von Biosprit verwenden ließe. Doch die Zellwände sind zäh und lassen sich nicht so leicht abbauen. Wenn das gelänge, ließe sich der Konflikt zwischen Nahrungsmittel- und Energieproduktion entschärfen.</p>

Zellwandforschung

Pflanzen haben weder Muskeln noch Knochen und sind trotzdem stabil. Grund dafür ist ihre äußerst belastbare Zellwand, die es zum Beispiel Bäumen ermöglicht hundert Meter in die Höhe zu wachsen. Zellwände bestehen hauptsächlich aus Zellulose und in der steckt eine Menge Energie, die sich zur Herstellung von Biosprit verwenden ließe. Doch die Zellwände sind zäh und lassen sich nicht so leicht abbauen. Wenn das gelänge, ließe sich der Konflikt zwischen Nahrungsmittel- und Energieproduktion entschärfen.

[mehr]
<p>Wasser und Kohlendioxid aus der Luft, das scheinen die einzigen beiden Stoffe zu sein, die Pflanzen für ihre Ernährung benötigen. Tatsächlich sind aber vor allem Stickstoff, Phosphor und Schwefel von elementarer Bedeutung. Viele Pflanzen brauchen aber Hilfe von Pilzen oder Bakterien um genügend Nährstoffe aufnehmen zu können.</p>

Nährstoffversorgung

Wasser und Kohlendioxid aus der Luft, das scheinen die einzigen beiden Stoffe zu sein, die Pflanzen für ihre Ernährung benötigen. Tatsächlich sind aber vor allem Stickstoff, Phosphor und Schwefel von elementarer Bedeutung. Viele Pflanzen brauchen aber Hilfe von Pilzen oder Bakterien um genügend Nährstoffe aufnehmen zu können.

[mehr]
 
loading content