Internationale Zusammenarbeit

Viele der führenden Industriestaaten haben erkannt, welche immense Bedeutung der Integrativen Pflanzen Wissenschaft vor allem bei der Lösung der durch Umweltverschmutzung und Klimawandel verursachten globalen Probleme zukommt. Deshalb hat sich gerade in China, das in seinen Ballungsgebieten mit erheblicher Umweltverschmutzung zu kämpfen hat, in den letzten Jahren die Pflanzentechnologie sehr stark entwickelt.

Das Genome Center in Peking ist dementsprechend auch besser und leistungsstärker als die meisten vergleichbaren Forschungseinrichtungen in Europa. Die dort beschäftigten Wissenschaftler verfügen über enorme Datenmengen, die die Gesamtheit der pflanzlichen Gene betreffen. Was die Verarbeitung dieser Daten betrifft, kommen den Pekinger Wissenschaftlern Chinas herausragenden Kapazitäten auf dem Feld der Computertechnologie zugute. Eine Pflanze, die in Peking und an anderen Forschungsstandorten der Welt, besonders häufig zur computergestützten Modellierung der pflanzlichen Molekularstruktur verwendet wird, ist die Ackerschmalwand. Dieses Wildkraut ist deshalb ein Ideales Forschungsobjekt für die Integrative Pflanzen Wissenschaft, weil bereits ihr gesamter genetischer Schaltplan bekannt ist, der aus etwa 30.000 Genen besteht. Neben dem Reis, war die Ackerschmalwand lange die einzige Pflanze, deren Gene vollständig entschlüsselt sind.

Doch auch das Kleine Blasenmützenmoos wird oft als Modell für pflanzenwissenschaftliche Forschungen genutzt. Gemeinsam mit Biologen aus den USA und aus Japan stellten sich kürzlich europäische Biowissenschaftler der Herausforderung, das Erbgut dieses Mooses zu erforschen, das zu den ältesten Landpflanzen der Erde zählt. Es gilt als eine der Pflanzen, die vor etwa 450 Millionen Jahren den Übergang vom Wasser zum Land vollzogen haben. Von der Ackerschmalwand ist das Kleine Blasenmützenmoos also entwicklungsgeschichtlich so weit entfernt wie der Mensch vom Fisch. Die Wissenschaftler kombinierten die Ergebnisse, die ihre chinesischen Kollegen bei der Erforschung der Ackerschmalwand gemacht haben, mit den Untersuchungen am Kleinen Blasenmützenmoos und es gelang, das Genom des uralten Mooses vollständig zu entschlüsseln. So kann man jetzt die Gesamtheit der Gene einer Pflanze aus der Perspektive der Evolution betrachten.

Doch damit fangen die Forschungen am Kleinen Blasenmützenmoos erst an. Die Wissenschaftler wollen mit dem Modellorganismus dieser Pflanze die Arzneimittelproduktion vereinfachen. Zudem entdeckten deutsche Forscher im Kleinen Blasenmützenmoos das Eiweiß, das Informationen schnell in den Zellkern leitet und konnten die Arbeitsweise dieses Proteins modellieren. Während der Signalweiterleitung läuft folgender Prozess ab: Das Eiweiß pumpt Kalzium-Ionen in kleine, als Vorratspeicher dienende Hohlräume, der Mooszellen. Auf diese Weise kann die Pflanze ihren Kalziumspiegel regulieren und sich auf ein veränderte Salzkonzentration im Boden einstellen. Es wurde also ein Eiweiß gefunden, mit dessen Hilfe die Pflanze auf versalzten Böden überleben kann.

Diese Eigenschaft macht das Kleine Blasenmützenmoos für die Nutzpflanzenentwicklung interessant. Zudem besitzt des Moos eine Resistenz gegen Trockenheit, deren Übertragung auf Kulturpflanzen sehr erstrebenswert wäre. Darüber hinaus verfügt die Pflanze über ursprüngliche Stoffwechselwege für Vitaminsynthesen und Synthesen ungesättigter Fettsäuren. Dieser Syntheseweg für ungesättigte Fettsäuren soll nun auf Raps übertragen werden. Auf diese Weise wird sich der Gesundheitsfaktor des Rapsöls noch weiter erhöhen.