Forschung zur Entschlüsselung pflanzlicher Funktionen

Am größten brandenburgischen Forschungsstandort, dem Wissenschaftspark Potsdam-Golm, entstehen u.a. Antworten zu Fragen nach dem Stoffwechselgeschehen, nach der Regulation von pflanzlichen Prozessen und wie letztendlich pflanzliches Wachstum organisiert und reguliert.

Neuartige Techniken wie das „Metabolitenprofiling“ bringen rasante Forschungsfortschritte und internationale Anerkennung. Dabei bringt ein unscheinbares Unkraut der Wissenschaft unglaubliche Vorteile.

Potsdam/Berlin – In Potsdam dreht sich tagtäglich alles um ein Thema: Verständnis zu erlangen über das komplexe System Pflanze. Die Physiologie, d.h. die Lebensvorgänge, die sich in Zellen, Geweben und Organen der Pflanzen abspielen, werden untersucht. Anschließend versuchen die Forscher die Ergebnisse zu deuten und zu verstehen. High-Tech ist das Stichwort. Das Herzstück des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) sind die modernen Einrichtungen zur Pflanzenkultivierung und -transformation.

In Gewächshäusern und Freilandfeldern werden Pflanzen angebaut und unterschiedlichen Umweltbedingungen ausgesetzt. Ihrem ehrgeizigen Ziel, Pflanzen irgendwann ganz in ihren Details und Mechanismen zu verstehen, gehen die am Institut beschäftigten Forscher auf diese Weise nach. Neue Mitarbeiter stellt das Institut je nach Bedarf, also nach Anzahl der laufenden Projekte ein. Momentan arbeiten knapp 400 Mitarbeiter am Standort Potsdam, davon 260 Wissenschaftler. Darunter auch ein sogenanntes „Greenteam“ bestehend aus der Leiterin der Gewächshauses, Gärtnern und Azubis, das sich eigens um die Wartung der Häuser kümmert. 

Ein Unkraut schlägt sie alle: Forschertraum Ackerschmalwand 

Die meisten Versuche geschehen an der Ackerschmalwand, im Volksmund ein Unkraut, unter Pflanzenforschern jedoch das Nonplusultra wenn es um ein geeignetes Forschungsobjekt geht. Zwar dienen dem Institut auch Tabak, Reis, Kartoffeln und Tomaten als Modellpflanzen. Die Arabidopsis thaliana, so der lateinische Name der Wildpflanze, empfiehlt sich jedoch von selbst: seitdem die 140 Millionen genetischen Ziffern der Pflanze 1999 vollständig sequenziert werden konnten, ist sie weltweit der Liebling unter Pflanzenforschern.

Während Zuchtpflanzen wie Mais und Weizen über Billionen von Erbgutteilchen verfügen, ist die Ackerschmalwand eine Minimalistin. Mit ihrem vergleichsweise winzigen Erbgut bietet sie ideale Voraussetzungen für eine zügige, ergebnisorientierte Forschung. Und sie wächst schnell. So können innerhalb eines Jahres mehrere Generation Ackerschmalwand aufgezogen und untersucht werden. 

Renommierte Forschung aus Brandenburg unter der Marke Max-Planck 

Das MPI-MP gehört der gemeinnützigen Forschungsorganisation Max-Planck-Gesellschaft an, einer aus 80 Einrichtungen bestehenden Institution, die sich ausschließlich der Grundlagenforschung widmet. Die Gesellschaft wurde 2006 von Times Higher Education, einer Beilage der englischen Times die sich mit Hochschulbildung beschäftigt, zur weltweit bedeutendsten außeruniversitären Forschungseinrichtung im Fachbereich Naturwissenschaften gekürt.

Der Name Max Planck steht also für Spitzenforschung. Spitzenforschung, die auch in Brandenburg beheimatet ist. Die Potsdamer Einrichtung besteht seit 1994. Derzeit fungiert Prof. Dr. Ralph Bock als geschäftsführender Direktor, der auch als Direktor den Departments die für Organellenbiologie, Biotechnologie und molekulare Ökophysiologie verantwortlich zeichnet. Zwei weitere Departments gehören zur Struktur des MPIs, die Abteilungen für Molekulare Physiologie (Direktor Prof. Dr. Lothar Willmitzer) und für Molekulare Netzwerke (Direktor Prof. Dr. Mark Stitt).  

Metabolomics: Pionierarbeit am Profil der Pflanze

Besonders stolz ist das Institut auf das Verfahren des Metabolitenprofilings, das es entwickelt hat. Mithilfe chemisch-physikalischer Verfahren gelingt es, Inhaltsstoffe in Pflanzen sichtbar zu machen und so einen ersten Blick auf die Beschaffenheit der Zellen zu erhalten. Die Kenntnisse um die pflanzlichen „Fingerabdrücke“ haben einen ganzen Wissenschaftsbereich hervorgebracht, Metabolomics. Zukünftig wird man anhand des Profilings die Zellprozesse der Pflanzen nicht nur sehen, sondern auch leichter identifizierbar machen können. Hinzu kommt die immense Bedeutung für Ernährung und Nahrungsmittel, die die pflanzliche Detektivarbeit birgt.

Schwerpunktthemen am Institut in Potsdam sind die Analyse von Primärstoffwechselvorgängen,  das Transportsystem für Stoffwechselprodukte und die Nährstoffaufnahme durch die Wurzel. Daneben existieren spezielle Infrastruktur-Gruppen als Servicegruppen für die anderen Arbeitsgruppen im Haus, die neben dem Service aber auch eigene Forschung betreiben. Der gegenseitige Wissensaustausch über Forschungsergebnisse- und fortschritte ist dabei jedoch Voraussetzung. 

Direkter Wissenstausch durch Nähe zu anderen Forschungseinrichtungen

Grundlagenorientiert und anwendungsoffen, so sieht sich das MPI für Molekulare Pflanzenphysiologie selbst. Der Platz im Wissenschaftspark Potsdam-Golm bietet dafür die Voraussetzung. Der Standort profitiert von seiner großen Dichte von Wissenschaftseinrichtungen, die hier Tür an Tür angesiedelt sind. In nächster Nähe zu zwei weiteren Max-Planck-Schwestern, der Universität Potsdam, dem Fraunhofer-Institute für Biomedizinische Technik, dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung dem GO:IN Golm Innovationszentrum und der pharmazeutischen Berlin Pharma AG sind Synergien geplanter Teil eines erfolgreichen Standortmarketings. Das Innovationszentrum wurde speziell dafür ins Leben gerufen um Ausgründungen aus den Instituten zu unterstützen.

Grüne Gentechnik birgt Chancen, verursacht aber Skepsis

Obwohl das MPI zunächst „nur“ Grundlagenforschung betreibt, d.h. dass die Arbeit der Forschungseinrichtung zuallererst dem Erkenntnisgewinn dient, so werden dennoch Möglichkeiten zur praktischen Anwendung überprüft und bei Eignung durchgeführt. Zwei Firmenausgründungen hat dies bisher nach sich gezogen. Die zur Bayer-Gruppe gehörende Bayer BioScience GmbH (ehemals PlanTec) und die BASF eigene Firma Metanomics.

Gerne würden die Forscher ihre Ergebnisse auch einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich machen. Zur Förderung des Austauschs in Sachen Öffentlichkeitsarbeit haben die Potsdamer zusammen mit anderen bekannten Pflanzenforschungseinrichtungen, wie dem IPK Gatersleben, ein Kommunikationsnetzwerk ins Leben gerufen, das gesellschaftliche Vorurteile gegenüber der Grünen Gentechnik abbauen soll. Ziel ist es gemeinsam auf der Grundlage der wissenschaftlichen Expertise allgemeinverständlich über grüne Gentechnik zu informieren. Zudem findet regelmäßig die für die Öffentlichkeit zugängliche Veranstaltungsreihe "Komm ins Beet" in Golm statt.