Grundlagenforschung „ForPlanta“ in Bayern –
Multifaktorieller Stress bei Pflanzen (Uwe Sonnewald)

Pflanzen sind vielfältigen Stressfaktoren wie Hitze, Trockenheit oder Krankheiten ausgesetzt. Solche Stressfaktoren können einzeln oder auch in Kombination auftreten. Einige Pflanzen können mit solchen multiplen, also vielfältigen Stressfaktoren gut umgehen, andere wiederum nicht. An der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg beschäftigt sich die Arbeitsgruppe von Uwe Sonnewald mit der Frage, welche genetischen und molekularen Hintergründe für die unterschiedlichen Reaktionen von Pflanzen auf Stress verantwortlich sind. Dazu untersuchen Sie die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), die Modellpflanze der Molekularbiologie.

Was wird im Rahmen Ihres Forschungsprojektes bei ForPlanta untersucht?

Im Mittelpunkt unseres Forschungsprojektes stehen Analysen zur Anpassung der Modellpflanze der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) an gleichzeitig wirkende, multiple Stressfaktoren. Hierbei konzentrieren wir uns auf Stressfaktoren wie Hitze, Trockenheit und Virusbefall. Unter streng kontrollierten Anzuchtbedingungen werden hierfür unterschiedliche Arabidopsis-Ökotypen den genannten Stressbedingungen ausgesetzt und nach bestimmten Zeiten Pflanzenmaterial auf Veränderungen in der Metabolit- bzw. Transkriptzusammensetzung analysiert. Mit den Untersuchungen betreten wir international Neuland, da sich bisherige Studien nicht mit dem Einfluss multipler Stressfaktoren beschäftigt haben. Wir erachten dies aus zweierlei Hinsicht als notwendig: Erstens sind Pflanzen unter Feldbedingungen immer gleichzeitig mehreren Stressfaktoren ausgesetzt. Hitze und Trockenheit sind hierbei keine Seltenheit und Beeinflussen die Anfälligkeit der Pflanzen gegenüber Schädlingen. Zweitens bewirken Hitze und Trockenheit gegenläufige Abwehrreaktionen. Das heißt, eigentlich müssten die Reaktionen sich behindern. Da dem offensichtlich nicht so ist, müssen Pflanzen Wege gefunden haben um sich zu schützen. Diese Abwehrwege kann man nicht durch das Studium der Einzelstressfaktoren identifizieren, hier sind kompliziertere Mehrfachstress-Experimente erforderlich.

Was sind die wichtigsten Zielsetzungen Ihrer Forschungsarbeit?

Es sollen regulatorische Gennetzwerke in der Wildpflanze Arabidopsis entschlüsselt werden, die für ihre Anpassung an vielfältige Stressfaktoren wie Hitze, Trockenheit und Virusbefall verantwortlich sind. Mittels bioinformatischer, genetischer und gentechnologischer Verfahren überprüfen wir die Funktionalität der Gennetzwerke. Bestätigte regulatorische Netzwerke sollen dann in einer weiteren Phase auf Nutzpflanzen übertragen werden, um selbige vor Umwelteinflüssen besser zu schützen.

Worin sehen Sie die gesellschaftliche Bedeutung Ihrer Forschung?

Wild- und Kulturpflanzen sind einer sich ständig wechselnden Umwelt ausgesetzt, auf deren Herausforderungen sie reagieren müssen. Sie sind die Voraussetzung für jegliches menschliches Leben. Unsere Forschung kann dazu beitragen Pflanzen, gegenüber ungünstigen Umweltbedingungen zu schützen und damit einen Beitrag zur Stabilisierung oder Erhöhung der Ernteerträge zu leisten. Damit könnte auch ein Beitrag zum Umweltschutz geleistet werden, da eine erhöhte Produktivität pro Fläche bedeutet, dass weniger Naturflächen in Agrarflächen überführt werden müssen.

Welchen Bezug hat Ihre Forschung zu den aktuellen ethischen Herausforderungen in der Landwirtschaft, zu Fragen der Ernährung, zu Fragen des Wohlstands, etc.?

In der Schöpfungsgeschichte kommen den Menschen zwei Aufgaben zu: zum einen die Schöpfung zu pflegen und zu bewahren und zum anderen sich zu vermehren. Insbesondere den zweiten Auftrag erfüllt die Menschheit mit ungekanntem Ehrgeiz, so dass die Pflege der Schöpfung immer wichtiger wird, um die steigende Weltbevölkerung mit ausreichend Nahrung zu versorgen. Unter dieser Voraussetzung ist das dringendste Ziel die Sicherung bzw. die Erhöhung der Nahrungsmittelproduktion unter den Bedingungen eines globalen Klimawandels. Auf verfügbare Werkzeuge zur Erreichung dieses Ziels zu verzichten, wäre aus meiner Sicht nicht zu vertreten, daher bemühen wir uns Grundlagenwissen zu erarbeiten, welches hoffentlich einen kleinen Beitrag zur Versorgung zukünftiger Generationen beisteuern wird.

Welchen Stellenwert hat die Pflanzenforschung für den Wissenschaftsstandort Bayern?

Die Pflanzenforschung hat aktuell einen geringeren Stellenwert, als sie ihn angesichts der Bedeutung für die menschliche Zukunft haben sollte.