Folge 21: Prof. Karl-Josef Dietz untersucht Anpassungsfähigkeit von Pflanzen
Uni-Serie: Laborstress für die Zuckerrübe

Bielefeld (WB). Der Klimawandel könnte dafür sorgen, dass auch in der öffentlichen Wahrnehmung die große Stunde der Pflanzenforscher schlägt: Wenn es immer trockener und heißer wird, brauchen wir Pflanzen, die daran angepasst sind. Prof. Dr. Karl-Josef Dietz erforscht, wie sich Pflanzen an Stressfaktoren wie Wassermangel, Hitze oder versalzene Böden anpassen.

Freitag, 31.05.2019, 06:00 Uhr aktualisiert: 05.06.2019, 13:54 Uhr
Prof. Dr. Karl-Josef Dietz mit Zuckerrübenpflänzchen, die im Labor kontrolliert verschiedenen Bedingungen ausgesetzt werden. Er gehört seit Jahren zu den weltweit meist zitierten Wissenschaftlern Foto: Oliver Schwabe

Der 61-Jährige, geboren in Würzburg, studierte in seiner Heimatstadt und in Harvard, USA, Biologie, kam nach Dissertation, Habilitation und Forschungsaufenthalten etwa in Frankreich und Japan 1997 an die Universität Bielefeld. Im Labor untersucht der Biologe mit seiner Arbeitsgruppe, wie sich Pflanzen auf Stressfaktoren einstellen – und ob sie das überhaupt schaffen. Er zeigt junge Zuckerrüben, die bei 21 Grad gedeihen, während andere bei 31 Grad ihre Blätter traurig hängen lassen.

Das könnte in einigen Jahren das Schicksal vieler heimischer Nutzpflanzen sein. »Stressresistente Weizensorten wird man zum Beispiel finden. Aber die Gerste ist in ihrer Anpassungsfähigkeit limitiert«, sagt Dietz. Und von der deutschen Eiche werde die Forstwirtschaft vielleicht langfristig vielleicht auf robustere mediterrane Sorten umstellen müssen – wenn man nicht durch »genome editing« das Pflanzengenom so beeinflusst, dass die Sorten robuster sind.

Pflanzen unter Stress

Dietz interessiert, welche Prozesse in den Pflanzen ablaufen, wenn sie Stress ausgesetzt sind, wie sie sich anpassen, wie sich die Gen-Aktivität ändert und welche Proteine etwa eine Rolle spielen. Expertise haben die Bielefelder Pflanzenforscher bei der »Redox-Regulation«, bei der Frage, wie Oxidation und Reduktion, also Elektronenabgabe und -aufnahme in Zellen, reguliert werden. Das spielt für den Stoffwechsel von Pflanzen eine Rolle, ermöglicht zum Beispiel die Anpassung an die Verfügbarkeit von Sauerstoff – »und das ist seit 22 Jahren ein Thema für uns«.

Oxidativer Stress, wie er für die Pflanze auf dem Feld bedeutsam ist, spielt aber auch in anderen Organismen eine Rolle. »Die Mechanismen sind gleich, Redox hat mit Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und Diabetes zu tun, auch Mediziner forschen auf diesem Feld.« Sensoren in den Zellen, erklärt Dietz, nehmen diesen oxidativen Stress war, ein Erbe, das sich im Laufe der Evolution ausprägte. »Aus der Forschung an Pflanzen sind daher grundlegende Erkenntnisse auch für tierische und menschliche Zellen abzuleiten.«

Auch deshalb plädiert Dietz für Grundlagenforschung an Universitäten. »Angewandte Forschung für akute Probleme: Ja, das ist sinnvoll. Aber man muss auch breit denken und, ganz wichtig, erst einmal Mechanismen verstehen. Und dafür brauchen wir eine gut finanzierte Grundlagenforschung.«

Präsident der Deutschen Botanischen Gesellschaft

Die Pflanzenforschung in seinem Labor ist daneben aber durchaus konkret, ein Mitarbeiter untersucht etwa den Einfluss von Salz im Boden auf Pflanzen. »Versalzene Böden sind zum Beispiel in Bangladesh als Folge der häufigen Überschwemmungen ein großes Problem«, erklärt Dietz. In Indien hingegen sind Böden mit Arsen angereichert. Auch das nehmen Pflanzen über die Wurzeln auf. »Dass sich Cadmium in essbaren Pflanzenteilen anreichert, kann man heute schon vermeiden.«

Die Pflanzenforschung, betont Dietz, der seit sieben Jahren Präsident der Deutschen Botanischen Gesellschaft ist, könne nicht hoch genug eingeschätzt werden. Wie auch die Bedeutung der Pflanzen oft unterschätzt werde. Klar, an Photosynthese denke jeder sofort, ebenso an Pflanzen als Nahrung. Das reicht dem Biologen aber nicht. »Pflanzen beuten durch ihre Wurzeln quasi den Boden aus und versorgen uns und die Tiere mit Mangan, Phosphor, Zink oder Magnesium. Das ist extrem wichtig für die Nahrungskette.« Aber sie haben auch in der Pharmazie und der Biotechnologie eine wichtige Funktion, ihre Wurzeln halten zudem Erdreich fest.

Bielefeld ist für Dietz eine schöne Stadt im Grünen, der Teutoburger Wald hat es ihm angetan. Außerdem mag er, dass die Innenstadt nicht wie das Zentrum einer Metropole wirkt. Seine Kinder leben in Frankfurt, Köln und München, das müsste er nicht haben: Er genießt es, jeden Tag mit dem Fahrrad von Steinhagen zur Uni zu kommen, Pässe inklusive, aber keine Herausforderung für jemanden, der seinen Tag damit beginnt, einen Kilometer zu schwimmen.

 

 

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