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Muss Pflanzenzüchtung immer Genveränderung bedeuten? Ein neues Forschungsprojekt am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie verfolgt einen wegweisenden Ansatz für die Pflanzenzüchtung. Im Rahmen ihres mit 2,5 Mio. Euro geförderten ERC-Projekts GRAFT entwickelt Prof. Dr. Claudia Köhler eine Methode, um Gene gezielt an- oder auszuschalten, ohne die DNA-Sequenz der Pflanze selbst zu verändern. Die Innovation liegt in der Verbindung von Tradition und Spitzentechnologie: Durch Pfropfen sollen molekulare Steuersignale aus den Wurzeln genutzt werden, um Eigenschaften der nächsten Pflanzengeneration in den Blüten vorzuprogrammieren.
Die Gene von Pflanzen bestimmen maßgeblich, wie sie sich entwickeln, wie groß ihre Früchte werden und ob sie resistent oder anfällig gegenüber Krankheiten und Klimaveränderungen sind. Seit jeher wählen Züchterinnen und Züchter daher Pflanzen mit bevorzugten Eigenschaften aus und damit auch die Gene, die für diese Eigenschaften verantwortlich sind. Schon heute haben viele unserer Kulturpflanzen deshalb nur noch wenig mit ihren wilden Vorfahren gemein. Während Pflanzenzüchter früher auf zufällige Genveränderungen in einer Pflanzengeneration angewiesen waren, um gewünschte Eigenschaften auswählen zu können, erlauben moderne gentechnische Methoden mittlerweile, Gene gezielt zu verändern.
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Claudia Köhler am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie untersucht nun einen grundlegend anderen Ansatz. Sie möchte Eigenschaften von Pflanzen steuern, ohne die Gensequenzen der Pflanzen zu verändern.
Alle Lebewesen können ihre Gene je nach Bedarf an- oder ausschalten. Erst dadurch entwickeln sich unterschiedliche Strukturen und Organe. Obwohl alle Zellen eines Organismus dieselbe Erbinformation enthalten, sind in einem Blatt andere Gene aktiv als beispielsweise in einer Wurzel oder einer Blüte. Wie diese komplexe Genaktivität gesteuert wird, ist Gegenstand modernster Forschung.
In ihrem vom European Research Council mit 2,5 Mio. Euro geförderten Projekt GRAFT erforscht die Arbeitsgruppe Epigenetische Mechanismen der pflanzlichen Reproduktion, wie Steuersignale aus den Wurzeln einer Pflanze genutzt werden können, um Gene in den Fortpflanzungsorganen gezielt ein- oder auszuschalten, ohne die Gene selbst zu verändern. Hierzu machen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine uralte Methode der Pflanzenveredelung zunutze: das Pfropfen, auf Englisch „grafting“. Das ambitionierte Ziel besteht darin, durch die Kombination traditioneller Pflanzenveredelung mit modernster Molekularbiologie eine neue Form der Pflanzenzüchtung zu ermöglichen, die nicht die Gene der Pflanzen selbst verändert, sondern ihre Aktivität reguliert – und damit Eigenschaften der folgenden Generation vorprogrammiert.
Ein solches Verfahren ist wegweisend, da sich mit ihm potenziell Eigenschaften von Pflanzen innerhalb nur einer Generation gezielt verändern lassen, ohne dass die Pflanzen selbst gentechnisch verändert werden. Insbesondere für die Züchtung von Kulturpflanzen mit jahrelangen Generationszeiten, etwa Obstbäumen oder Weinreben, bei denen das Pfropfen seit Jahrhunderten etabliert ist, könnte das neue Verfahren von großer Bedeutung sein.
Mit seinen Advanced Grants fördert der European Research Council (ERC) ambitionierte Forschungsprojekte führender Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dem Potenzial für bedeutende wissenschaftliche Durchbrüche. Mit einer Förderquote von unter zehn Prozent gehören sie zu den kompetitivsten und angesehensten Förderprogrammen der Europäischen Union. In diesem Jahr wurden nur 319 von insgesamt 3.329 eingereichten Forschungsvorhaben gefördert.
Prof. Dr. Claudia Köhler ist geschäftsführende Direktorin des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie im Potsdam Science Park und leitet seit 2021 die Abteilung Pflanzliche Reproduktionsbiologie und Epigenetik. Schwerpunkte ihrer Arbeit sind die Prozesse, die der Fortpflanzung von Pflanzen und der Samenentwicklung zugrunde liegen.
Kontakt
Prof. Dr. Claudia Köhler
Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology
Tel. 0331/567 8100
Koehler@mpimp-golm.mpg.de
https://www.mpimp-golm.mpg.de/forschung/epigenetik - Website der Abteilung
Prof. Dr. Claudia Köhler
Source: MPI-MP
Copyright: MPI-MP
Blüte einer Tomatenpflanze
Source: Kai Wang
Copyright: MPI-MP - Kai Wang
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Biology, Nutrition / healthcare / nursing, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Research projects
German
Prof. Dr. Claudia Köhler
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Blüte einer Tomatenpflanze
Source: Kai Wang
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