THEMA: Grundlagen & Geschichte

Inhalte des Hefts "Frag die Erbse"

Das Thema befasst sich mit methodische Grundlagen und Geschichte der Pflanzenforschung, ausgehend von der Bedeutung der Pflanzen für unser Leben.

Warum sind Pflanzen wichtig?

Pflanzen können aus Sonnenenergie, dem Kohlendioxid der Luft sowie Wasser und den darin gelösten Nährstoffen energiereiche Verbindungen aufbauen. Dieser Prozess, bei dem Sauerstoff in die Atmosphäre abgegeben wird, läuft in den grünen Pflanzenteilen ab und wird Photosynthese genannt.

Wozu brauchen wir Pflanzenforschung

Pflanzen dienen uns in erster Linie als Nahrungsmittel. Sie werden aber auch verwendet zur Herstellung von Arzneimitteln, Geschmacks-, Geruchs-, Farb- und Baustoffen (z.B. Holz), sowie als Energielieferant, Rohstoff für Kleidung (z.B. Baumwolle) und weitere Industrieprodukte.

Wie hat sich Pflanzenforschung entwickelt?

Seit der Mensch sesshaft geworden ist, baut er Pflanzen zu seinem Nutzen an. Er setzte dazu Methoden und Techniken ein, die zu Erfolgen führten, deren Wirkungsweise er aber zunächst nicht verstand. Pflanzenforschung bestand  bis in die Neuzeit hinein vor allem aus der Beschreibung von Pflanzen und ihrer Katalogisierung.

Worauf beruhen Merkmale?

Die Erkenntnis, dass die DNA der Träger des Erbguts ist, machte sie zum Schlüsselelement der Forschung – nicht nur bei Pflanzen. Sie bestimmt das Aussehen der Pflanze und trägt die Information für alle Vorgänge wie Wachstum, Entwicklung, Stoffzusammensetzung oder Reaktion auf Umweltreize.

Was sind Grundlagen moderner Pflanzenforschung?

Das Wissen darum, dass die auf der DNA festgeschriebene Betriebsanleitung von zentraler Bedeutung für alle Abläufe in der Pflanze ist, machte sie zum Mittelpunkt der Forschung. So wurden neue Techniken entwickelt, die es ermöglichten die DNA zu isolieren und zu vervielfältigen und die Reihenfolge der Basen A, C, G, und T aufzudecken.

Was versteht man unter Gentechnik und welche Rolle spielt sie in der Pflanzenforschung?

Gentechnik beinhaltet alle Methoden, die sich mit der Isolierung, Charakterisierung, Vermehrung, Veränderung und Neukombination von Erbmaterial beschäftigen. Die Grundlagen dafür wurden durch die Phagen-Bakterienforschung in den 30er bis 60er Jahren des letzten Jahrhunderts geschaffen.

Warum braucht man Mathematik und Informatik in der Pflanzenforschung?

Inzwischen werden nicht mehr nur einzelne Gene untersucht, sondern neue Methoden erlauben heute ebenfalls die Untersuchung verschiedener RNA-Arten, von Ablese- und Übersetzungsvorgängen (Transkription, Translation (Frag die Traube, Teil 1), Proteinen oder Inhaltsstoffzusammensetzungen.

Warum macht man Freisetzungsversuche

Unter Freisetzungsversuchen versteht man den Anbau gentechnisch veränderter (gv) Pflanzen im Freiland. Er findet statt, um Forschungsergebnisse, die man im Gewächshaus gewonnen hat, unter natürlichen Bedingungen zu überprüfen.

Methoden der Molekularbiologie

Eine der wichtigen Methoden der Molekularbiologie ist die Sequenzierung nach Sanger. Mit ihrer Hilfe kann die Basenabfolge eines DNA-Strangs bestimmt werden. Sie gilt als eine der klassischen Methoden der DNA-Sequenzierung und wird genutzt, um einzelne DNA-Stränge oder sogar ganze Genome zu entschlüsseln. 1980 erhielten Sanger und seine zwei Kollegen hierfür den Nobelpreis für Chemie.

Gibt es in der Natur Übertragungen von Genen über Artgrenzen hinweg?

Entgegen der landläufigen Ansicht werden auch in der Natur Erbinformationen zwischen verschiedenen Arten ausgetauscht. Ein eindrucksvolles Beispiel hierfür ist die Genübertragung (Gentransfer) von einem Bakterium in Pflanzen.