Ob Pflanzen wachsen oder wehrhaft sind: Wilhelm-Pfeffer-Preis für Nachwuchsforscher

Für die Charakterisierung einer Genvariante, die entscheidet, ob eine Pflanze in Wachstum oder die Abwehr von Krankheitserregern investiert, erhält Dr. Marco Todesco den mit 2500 Euro dotierten Wilhelm-Pfeffer-Preis der Deutschen Botanischen Gesellschaft (DBG).

In seiner Doktorarbeit am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, betreut von Professor Dr. Detlef Weigel, kombinierte Todesco genetische, physiologische und molekularbiologische Techniken, um zwei Typen der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) zu untersuchen. Anlässlich der Preisverleihung auf der Botanikertagung in Berlin wird der Forscher am 19. September 2011 seine Ergebnisse präsentieren: Er will dabei das Dilemma der Pflanzen aufzeigen, entweder zu wachsen oder sich gegen Feinde zu wehren, was je nach Umwelt Vor- oder Nachteile bringt.

Den Wilhelm-Pfeffer-Preis, der in diesem Jahr Marco Todesco vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen zuerkannt wird, vergibt die Deutsche Botanische Gesellschaft (DBG) e. V. seit 1990 für herausragende Dissertationen in den Pflanzenwissenschaften. Mit dem Preisgeld und der Auszeichnung soll die Karriere junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gefördert werden. Die DGB, die zu den ältesten botanischen Gesellschaften zählt und etwa 850 Mitglieder hat, engagiert sich national und international für die wissenschaftliche Pflanzenforschung und veröffentlicht die Zeitschrift Plant Biology.

Der Tübinger Wissenschaftler Marco Todesco analysierte in seiner ausgezeichneten Dissertation zwei in der Natur vorkommende Varianten der Ackerschmalwand: Er fand Arabidopsis-Pflanzen mit größeren Blättern, die sich solange durchsetzten, bis Krankheitserreger oder Fressfeinde auftraten. Sobald jedoch Bakterien oder Blattläuse angriffen, überlebten dagegen kleinere Pflanzen. Der Forscher beschrieb als erster, dass sich beide Pflanzentypen in einer Genvariante am so genannten ACD6 Locus unterscheiden. Dieser Teil der Erbinformation enthält einen Bauplan für eine Chemikalie, die der pflanzlichen Immunantwort dient. Wie Todesco zeigte, trugen nur die kleineren Individuen diese Genvariante.

In der Natur sind die resistenten Arabidopsis-Pflanzen über viele Standorte von Europa bis Asien und vom Polarkreis bis Nordafrika verbreitet. Allerdings machten sie jeweils nur 20 Prozent einer Population aus. Wenn keine Angreifer vorhanden sind, werden die wehrhaften Pflanzen nämlich schnell von den großblättrigen Typen verdrängt. „Möglichst resistent zu sein, ist also nicht immer die beste Strategie“, erklärt der in Italien geborene Todesco. Zumal die Abwehrkraft mit hohen Kosten erkauft werde, nämlich weniger Nachkommen. Das Dilemma der Pflanzen besteht darin, dass sie die An- oder Abwesenheit von Angreifern nicht vorher sehen können.

Balance zwischen Resistenz und Biomasse
Diese Ergebnisse sind auch für die Züchtungsforschung interessant: Da Marco Todesco zeigte, dass die Widerstandsfähigkeit und die Biomasseproduktion gekoppelt sind, müssen Pflanzenzüchter die optimale Balance zwischen Ertrag und Resistenz finden.

Todesco untersuchte außerdem, welche Faktoren die Blattentwicklung genetisch steuern. Er beschrieb, wie dabei unterschiedliche microRNAs gebildet werden. Diese kleinen Moleküle regulieren wiederum die Aktivität anderer Gene. Gleichzeitig hat Todesco während der Doktorarbeit ein neues molekularbiologisches Werkzeug – die sogenannte Zielmimikry („artificial target mimics“) – entwickelt. Diese Technik bereichert die Pflanzenforschung um ein Instrument, mit dem in Zukunft die Funktionen dieser mircoRNAs in Pflanzen besser untersucht werden können, weil damit einzelne Gruppen besser zu unterscheiden sind.

Dr. Todesco habe „in beeindruckender Weise moderne biologische Methoden kombiniert, um ein hochgradig komplexes wissenschaftliches Problem experimentell zugänglich zu machen“, begründet Professor Dr. Ralph Bock vom MPI in Potsdam die Auswahl des Pflanzenforschers als Preisträger. „Wir wünschen ihm, dass Todesco einer der ganz Großen der Pflanzenwissenschaften werden wird“, hofft Bock, Vorstandsmitglied der Wilhelm-Pfeffer-Stiftung der DBG, welche die Auszeichnung seit 1990 an junge Pflanzenforscher verleiht. Bock wird den Preis im September in Berlin an Todesco überreichen.

Weiterführende Informationen:
Marco Todesco wurde im italienischen Bassano del Grappa geboren, promovierte 2009 am MPI in Tübingen, wo er seitdem als wissenschaftlicher Mitarbeiter weiterhin an den schnellwachsenden Typen mit geringer Resistenz und den langsam-wachsenden Individuen mit hoher Wehrhaftigkeit forscht.
Ansprechpartner:
Dr. Marco Todesco, Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
Tel: 07071 601- 1406
E-Mail: marco.todesco[at]tuebingen.mpg.de
Für die Deutsche Botanische Gesellschaft:
Dr. Esther Schwarz-Weig
Redaktionsbüro Wissensworte, Büro für Wissenschaftskommunikation
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Tel: 09206-993579
E-Mail: esw[at]wissensworte.de