Neugier und Spaß sind die besten Voraussetzungen

Heinz Saedler ist ein Pionier der Transposon-Forschung und leidenschaftlicher Wissenschaftsvermittler. Im August 2011 erhielt er für beide Tätigkeiten das Verdienstkreuz erster Klasse des Verdienstsordens der Bundesrepublik Deutschland. Pflanzenforschung.de sprach mit Heinz Saedler über sein ereignisreiches Forscherleben.

Pflanzenforschung.de: Professor Saedler, was bedeutet für Sie die Verleihung des Verdienstkreuzes erster Klasse?

Prof. Saedler: Zunächst war ich sehr überrascht, da in der Nachricht keine Begründung für die Verleihung aufgeführt war. Erst in der Laudatio anlässlich der Übergabe des Ordens klärte sich das. Meine wissenschaftlichen Arbeiten wurden gewürdigt, sind jedoch inzwischen beendet, aber meine Tätigkeit in der WissenschaftsScheune ist noch relativ jung, umso größer die Freude und der Stolz, den ich empfinde, dass auch diese Arbeit bereits gewürdigt wird. Ja, man kann sagen Stolz und Ansporn bedeutet mir die Verleihung des Verdienstkreuzes.

Pflanzenforschung.de: In der Laudatio hieß es, Sie haben das Kölner Max-Planck-Institut zu einem der international renommiertesten Zentren für Pflanzenforschung entwickelt. Was macht denn heute international bedeutsame Pflanzenforschung aus?

Prof. Saedler: Das war eine Gemeinschaftsarbeit mit meinen Kollegen Klaus Hahlbrock, Francesco Salamini, dem verstorbenen Jeff Schell und all unseren Mitarbeitern, die Köln in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts zu einem internationalen Zentrum der molekularen Pflanzenforschung machten. Das heutige Kollegium (Paul Schulze-Lefert, George Coupland und Maarten Koornneef, mein Nachfolger steht noch aus) ist ebenfalls international besetzt, und es hat bereits neue Ziele in der Pflanzenforschung definiert und ist die für ihre Realisierung erforderlichen Strukturen bereits angegangen.

Professor Saedler erläutert die fünf wichtigsten Merkmale der Mais-Domestikation (Quelle: © MPI-Z).

Die Liste der Themen für international bedeutsame Pflanzenforschung ist lang und sehr divers. Da viele sehr unterschiedliche Technologien für deren Bearbeitung erforderlich sind, die in ihrer Fülle nicht mehr vom einzelnen Forscher beherrscht werden können, sind entsprechende Service-Einrichtungen notwendig. Der Aufbau und Betrieb einer Vielzahl derartiger Service-Units wird die Pflanzenforschung antreiben. Institute, die hiermit gut ausgerüstet sind, werden international attraktiv sein.  

Zum Beispiel: Ganze Genome zu sequenzieren wird bald auch in der Pflanzenzüchtungsforschung Standard sein. Dies wird letztendlich evolutionäre Beziehungen vieler Pflanzenarten aufdecken, aber auch Züchtungsziele schneller realisieren lassen. Die Bearbeitung der hierbei anfallenden Datenflut ist noch ein lohnendes Betätigungsfeld.

Pflanzenforschung.de: Sie selbst haben ihre Karriere in der Genetik mit Studien mobiler DNA-Elemente, der Transposons, begonnen. Ist die Bedeutung dieser Elemente heute abschließend verstanden?

Prof. Saedler: Viele spontane Mutationen im Galaktose-Operon von Escherichia coli werden durch kleine DNA-Insertionen hervorgerufen wie unsere molekularen Analysen 1968 erstmalig zeigten. IS-Elemente, die später Transposons genannt wurden, sind Bestandteile der Genome aller bislang untersuchten Organismen. Ihre Haupteigenschaft liegt in ihrer Beweglichkeit, sie können im Genom herumwandern und dabei in andere Gene hinein springen und derart Mutationen auslösen. Heute wissen wir, dass ca. 80 Prozent aller spontanen Mutationen durch Transposons verursacht werden, das gilt auch für Menschen und Pflanzen.

Obwohl die Beweglichkeit dieser genetischen Elemente im Prinzip verstanden ist, würde man doch gerne ihre Beweglichkeit kontrollieren können; nicht um sie ganz abzustellen, denn ohne Mutation geht es in der Evolution nicht, aber zu viele Mutationen können tödlich sein, Stichwort Tumore. Um ihre Frage daher zu beantworten: Im Prinzip ja, aber es bleibt noch Einiges zu tun.

Genetische Diversität bei Mais entsteht auch durch Transposons (Quelle: © Rita Köhler / pixelio.de).

Pflanzenforschung.de: Wie kamen Sie in den 1980er Jahren zur Pflanzengenetik?

Prof. Saedler: Die genetischen Eigenschaften IS-Element-induzierter bakterieller Mutanten sind auffallend ähnlich den instabilen Mutanten in Mais und in Antirrhinum, dem Löwenmäulchen. Beide mutieren spontan häufig zum Phänotyp des Wildtyps zurück und verursachen hierdurch ein mosaikes Erscheinungsbild. Barbara McClintock hatte derartige Mutationen beim Mais, die sie „controlling elements“ nannte, genetisch untersucht und hierfür 1983 den Nobelpreis verliehen bekommen. Von Neugier getrieben reifte bei mir der Entschluss, die Berufung der Max-Planck-Gesellschaft zur Übernahme der Leitung einer Abteilung zu nutzen, um ein neues Arbeitsgebiet zu initiieren: Die molekulare Analyse von instabilen Mutationen bei Mais und Antirrhinum.

Das Ergebnis jahrelanger Bemühungen war eindeutig: Pflanzliche Transposons entsprechen bakteriellen IS-Elementen. Schnell wurde klar, das neben ihrer biologischen Funktion – der Auslösung von Mutationen – sie auch vorzügliche Werkzeuge zur Isolierung von Genen sind. Mit ihrer Hilfe können alle Gene, in die sie hinein springen, isoliert werden, wie etwa das A1-Gen der Anthozyan-Biosynthese aus Mais.

Pflanzenforschung.de: Mit Ihrer Arbeit haben Sie auch Grundlagen für die Grüne Gentechnik gelegt und selbst schon vor mehr als 20 Jahren Freilandversuche mit transgenen Petunien durchgeführt.

Prof. Saedler: Der gentechnologische Transfer des A1-Gens aus Mais in eine geeignete weißblühende Petunienmutante ergab lachsrot blühende Petunien. Zur damaligen Zeit waren wir sehr an Transposons aus verschiedenen Pflanzen interessiert. Aus genetischen Untersuchungen wusste man, dass Transposons auch in Petunien vorkommen. Das Mais A1-Gen sollte als Falle dienen. Springt ein Petunia-Transposon hinein, dann sollte anstelle der lachsroten Blütenfarbe diese Petunie jetzt wieder weißblühend sein, aber aufgrund der Wanderlust der Transposons während der Entwicklung der Pflanze würde man eine lachsrot gesprenkelte  Blüte erwarten. Weil solche instabilen Mutationen selten sind, wurde ein großes Feld der lachsroten Petunien ausgebracht, denn es wurde nur eine Handvoll Mutanten erwartet. Das Ergebnis dieses Freilandversuchs war überraschend. Es gab zu viele gesprenkelte Pflanzen, und die molekulare Analyse ergab: Nicht Transposons, sondern DNA-Methylierung war die Ursache für ihr gemustertes Erscheinungsbild. Umwelteinflüsse hatten zur DNA-Methylierung und damit zur Abschaltung des A1-Gens während der Entwicklung der Pflanze geführt. Ein neues wissenschaftliches Betätigungsfeld war eröffnet.