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Wie Pflanzen das Land eroberten

Freiburger Biologen führend bei der Entschlüsselung des Genoms vom Kleinen Blasenmützenmoos

Freiburg, 23.02.2017

Wie Pflanzen das Land eroberten

Moospflanzen auf einem Felsen (Isle of Skye/Schottland) (Foto: Stefan Rensing)

Eine der einfachsten Pflanzen der Welt kann helfen, sicher und kostengünstig neue Medikamente zu produzieren und Nutzpflanzen widerstandsfähiger gegen die negativen Auswirkungen des globalen Klimawandels zu machen.

Das Kleine Blasenmützenmoos (Physcomitrella patens) gleicht den ersten Pflanzen, die vor circa 450 Millionen Jahren vom Wasser aus das Land eroberten. Um erfolgreich zu sein, mussten sie sich an ein raues Klima mit extremen Temperaturschwankungen, Trockenheit, hoher UV-Strahlung und hoher Salzbelastung anpassen. Wenn man diese Schutzmechanismen besser versteht, kann man sie auf Nutzpflanzen übertragen und sie so widerstandsfähiger gegen die negativen Auswirkungen des globalen Klimawandels machen.

Ein internationales Konsortium von 70 Wissenschaftlern aus 45 Laboratorien vor allem aus Deutschland, Japan und den USA hat das Genom von Physcomitrella entschlüsselt und seine Ergebnisse in der Wissenschaftszeitschrift Science veröffentlicht (Online-Ausgabe vom 13.12.2007). Die Sequenzierung erfolgte am kalifornischen Genominstitut des US-amerikanischen Energieministeriums. Die sehr anspruchsvolle Entschlüsselung der Gensequenzen gelang mit modernsten Methoden der Bioinformatik unter Leitung des Freiburger Privatdozenten Dr. Stefan Rensing am Lehrstuhl von Prof. Dr. Ralf Reski. Deren Arbeiten wurden maßgeblich durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert.

„Das Moosgenom liegt zwischen den Algen und den Blütenpflanzen, die eine Milliarde Jahre Evolution trennen. Mit der nun vorliegenden vollständigen Genomsequenz ist Physcomitrella endgültig zur Modellpflanze geworden“ erklärt Stefan Rensing. „Als ich vor gut 20 Jahren über Physcomitrella zu forschen begann, war das reine „Nischenforschung“, die aber immer von der DFG finanziert wurde. Ich hätte damals nie zu hoffen gewagt, dass wir eines Tages das gesamte Genom dieses Mooses entschlüsseln werden“, führt Ralf Reski aus.

Im Moosgenom gibt es, anders als bei Menschen und Blütenpflanzen, keine „Sicherungskopie“ für die Gene. Außerdem können die Wissenschaftler zielgerichtet in dieses Genom eingreifen. Diese für Pflanzen bisher einzigartige Technologie ermöglicht es den Forschern, sehr schnell die Funktion bisher unbekannter Gene zu ermitteln.

Als erste Firma weltweit erkannte die BASF AG das große Potenzial dieser Forschung und investierte von 1999 an einen zweistelligen Millionenbetrag in die Arbeiten von Ralf Reski. „Diese sehr erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen einem Weltkonzern und der Universität Freiburg gab vermutlich den Anstoß, dass auch die nationalen Förderorganisationen in den USA, England und insbesondere Japan in großem Maßstab die Moosforschung finanzieren“, sagt Reski rückblickend.

Die Moosbiotechnologie hat aber auch zahlreiche lokale Förderer. So unterstützten die Universität Freiburg, die Freiburger Wirtschaftsförderung und der BioValley-Verein Reski tatkräftig, als er zusammen mit Kollegen 1999 die Firma „greenovation Biotech“ gründete. Diese konzentrierte sich im Laufe ihrer Entwicklung ganz auf den Moosbioreaktor, um darin sicher und preiswert Eiweißstoffe für die medizinische Anwendung, wie zum Beispiel Antikörper für Diagnose und Therapie, zu produzieren. Die Optimierung dieser Technologie wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt, das Verbundprojekte zwischen der Universität Freiburg, der Universität Karlsruhe und der Firma „greenovation“ fördert.

„Mit dem entschlüsselten Moosgenom haben wir nun die Blaupause in Händen, die uns helfen wird, die Pflanzenbiotechnologie noch sicherer und effizienter zum Nutzen der Menschen einzusetzen“, führt Reski aus. Und Rensing ergänzt: „Das entschlüsselte Moosgenom ist eine elementare Vorraussetzung, um die Lebensprozesse dieser einfach gebauten Pflanze zu modellieren.“ Auch diese Forschungsrichtung wird vom BMBF unterstützt, und zwar im Rahmen der Freiburger Initiative für Systembiologie (FRISYS).


Kontakt:

Prof. Dr. Ralf Reski
PD Dr. Stefan A. Rensing
Pflanzenbiotechnologie
Fakultät für Biologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Schänzlestr. 1
79104 Freiburg

Tel.: 0761/203-6968

Fax: 0761/203-6967

E-Mail: pbt@biologie.uni-freiburg.de


Zusätzliche Informationen für die Redaktion:
http://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2007/Moosgenom1/view?portal_status_message=Changes%20saved.

Englische Version:
http://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2007/Moosgenom-Englische%20Version/view?portal_status_message=Changes%20saved.