Pflanzenfreunde

Ein Blick hinter die Kulissen des SFB 480

Selbst strukturiert
Neuerdings gehört es fast schon dazu, dass ein Sonderforschungsbereich (SFB) über eine interne Graduierten-Schule verfügt, um den wissenschaftlichen Nachwuchs optimal und strukturiert zu fördern: mit Fortbildungen, mit nationalen und internationalen Kongressen/Workshops, mit interdisziplinären Netzwerken usw. Doch noch vor wenigen Jahren waren derartige Programme sehr ungewöhnlich. Noch ungewöhnlicher war es, dass die Doktoranden eines SFB ihr Schicksal selbst in die Hand nehmen. Genau das taten die Doktoranden des SFB 480 (Molekulare Biologie komplexer Leistungen von botanischen Systemen). Der SFB wurde 1998 vom heutigen Rektor, dem Pflanzenphysiologen Prof. Elmar Weiler, gegründet; mittlerweile fungiert Prof. Ulrich Kück (Allgemeine und Molekulare Botanik) als Sprecher. Über 100 Doktoranden forschten in den letzten zehn Jahren in den verschiedenen Teilprojekten, zurzeit gehören 32 zum Team. Thomas Lehmann ist einer von ihnen, seine Mitstreiter haben ihn zu ihrem Sprecher gewählt. Wenn man mit ihm über den Sonderforschungsbereich und seine Doktoranden spricht, gerät er schnell ins Schwärmen, hebt die Frauenquote von zwei Drittel hervor, die sichere Finanzierung (Personalkosten, Sachmittel) oder das tolle Arbeitsklima, das man beim Besuch selbst auch rasch spürt.

Promotion mit Mehrwert

Das wirklich Besondere allerdings ist, dass die 32 Biologen und Mediziner eigenständig für eine Promotion mit Mehrwert sorgen: „Wir haben unserer Promotion praktisch selbst eine Struktur gegeben, natürlich mit Hilfe des SFB und von Herrn Kück“, erklärt er und nicht ohne Stolz fügt er an: „Diese Methode hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft letztlich aufgegriffen, als sie die SFB-internen Graduierten-Schulen einführte.“ Die Idee hinter der strukturierten Promotion ist leicht nachvollziehbar: Wer im Wissenschaftsbetrieb Karriere machen möchte, muss mehr können als Proben zu analysieren. Er muss beispielsweise wissen, was der Forscher gleich nebenan oder der am anderen Ende der Welt macht. Er muss regelmäßig mit der aktuellsten Hochtechnologie arbeiten. Er muss über Fächergrenzen hinausschauen. Er braucht die gängigen Schlüsselqualifikationen (Präsentation, Moderation, Kommunikation, Teamfähigkeit, Fremdsprachen, PC, Internet usw.). Er sollte möglichst auch verwalten können. Und natürlich muss er zwingend Kontakte knüpfen und Netzwerke bilden. Dazu muss er auch Kongresse besuchen, Workshops, Tagungen, Symposien, Fortbildungen …
Noch besser, er oder sie besucht nicht nur, sondern plant und organisiert auch. „Wir veranstalten regelmäßig Workshops, da lernt man einiges, was weit über die Forschung hinausgeht“, erklärt Thomas Lehmann. „Im März hatten wir hier einen richtig großen Kongress mit etwa 150 Teilnehmern. Wir haben die komplette Organisation übernommen, bis zum Catering. Sogar die Homepage zum Kongress haben wir selbst gemacht. Unsere Gäste jedenfalls waren sehr zufrieden.“
Zufrieden mit seinen angehenden Doktoren ist auch Prof. Ulrich Kück, Leiter des SFB 480. Er kennt die Anforderungen an einen modernen Wissenschaftler und weiß, dass das Zusatzprogramm notwendig ist. Wichtig ist ihm, dass seine Doktoranden ihre Dissertation dennoch innerhalb von drei Jahren abschließen. „Das ist die durchschnittliche Dauer im SFB“, sagt er. Natürlich sei das eigenständige Graduierten-Programm des SFB in die campusweite Research School eingebunden, „aber natürlich mit der Spezialisierung auf molekulare Pflanzenwissenschaft“, betont Ulrich Kück, der sich zurzeit auch über den Nachfolger des SFB 480 Gedanken macht. Denn Ende 2010 ist definitiv Schluss, dann ist die maximale Förderdauer vom zwölf Jahren erreicht. Wer aber Prof. Kück und seine Doktoranden erlebt, der kann sich gut vorstellen, dass hier einige gute Ideen heranreifen.

Ungeklärte Transportwege
Die Luft hinter den Scheiben des Gewächshauses der Pflanzenphysiologie ist feucht. Ganz schön warm ist es hier drin. Geräuschvoll setzt sich die Lüftungsanlage in Gang. Sie sorgt für gleichbleibendes Klima, damit sich die Arabidopsis-Pflanzen wohl fühlen. Legionen der Ackerschmalwand-Pflänzchen – so ihr deutscher Name – aller Wachstumsstadien gedeihen hier in gelben Plastikwannen. Sie sehen wie Unkraut aus, sind aber mehr als das. „Die kurzen Generationszyklen von ungefähr acht Wochen, die Kenntnis der Gensequenzen und das Kultivieren auf relativ kleinem Raum machen sie zu einem guten Modellorganismus“, erklärt Thomas Bals. Die Ackerschmalwand spielt für seine Doktorarbeit, die er im Teilprojekt von Juniorprofessorin Danja Schünemann des SFB 480 verfasst, eine wichtige Rolle.
Alle paar Tage kommt er hierher und erntet einige Handvoll Blätter; am besten von jungen Pflanzen. Ihnen (und auch Thomas Bals) steht dann ein Klimaschock bevor: Vom feuchtwarmen Gewächshaus geht es nonstop in die Kühlkammer in der sechsten Etage des Gebäudes ND. Vier Grad sind es da höchstens, minus 20 im Nebenraum. Hier werden die Blätter im Mixer zerkleinert, filtriert und zentrifugiert, so dass am Ende nur noch eine dunkelgrüne Flüssigkeit übrig bleibt, die Bals in kleine Gefäße abfüllt und tief gefriert. Darin befindet sich das, worauf es ihm letztlich ankommt: das Innere der Chloroplasten, genauer gesagt die so genannte Thylakoidmembran, in der die Lichtsammelkomplexe der Pflanze sitzen. Wie diese Proteine dorthin kommen, ist die Frage, die Bals schon seit zwei Jahren beschäftigt.

Eingeschleuste Gene

Die Lichtsammelkomplexe werden nach den genetischen Informationen im Zellkern in der Pflanzenzelle, aber außerhalb der Chloroplasten hergestellt. Transportproteine koppeln an und bringen sie durch die Membran ins Innere der Chloroplasten und zur Thylakoidmembran, in die sie dann eingebaut werden. Dort erfüllen sie eine wichtige Aufgabe bei der Photosynthese. Fehlt das Protein, das für den Einbau der Lichtsammelkomplexe verantwortlich ist, überleben die Pflanzen nicht.
Die Details dieses Transports sind noch nicht geklärt. Welche Bestandteile des Transportproteins dafür wichtig sind, untersucht Thomas Bals. Dazu zieht er neben den Ackerschmalwandpflanzen, die die Gärtner im Gewächshaus anbauen, selbst genetisch veränderte Pflänzchen an. So genannte Agrobakterien schleusen das veränderte Gen in die Pflanzen ein, die dann auf einem Nährboden in der Petrischale angezogen werden. Dann wird aussortiert: Die Behandlung mit bestimmten Antibiotika überleben nur die Pflanzen, deren Erbgut wunschgemäß verändert ist. Sie werden dann weiter großgezogen und untersucht.
In weiteren Experimenten verändert Bals die Proteine, um so die für den Transport wichtigen Bereiche herauszufinden. Dazu setzt er sowohl molekularbiologische als auch proteinbiochemische Methoden ein. In vivo-Experimente mit lebenden Pflanzenzellen können solche Untersuchungen ergänzen. Dabei werden Floureszenzfarbstoffe für Lokalisations- und Bindungsstudien eingesetzt und im Laserscanning-Mikroskop sichtbar gemacht.
Alles in allem eine vielfältige Aufgabe: „Eigentlich ist kein Tag hier wie der andere“, meint Bals. Er ist nun zurück in seinem Büro, das er mit einer anderen Doktorandin teilt. Pflanzenanzucht und -ernte, Experimente im Labor, Literaturrecherche, Postererstellung und Auswertungen am Computer wechseln sich ab. Hinzu kommt noch das Rahmenprogramm der Lehrstühle von Prof. Dr. Ulrich Kück und Juniorprofessorin Danja Schünemann, die zurzeit den Lehrstuhl von Rektor Prof. Elmar Weiler kommissarisch leitet. Zusätzlich besucht Bals die Veranstaltungen der Internationalen Graduiertenschule Biowissenschaften und der Research School der RUB. Arbeitsgruppenmeetings, Vorträge, Literaturseminare und Tagungen lassen keine Langeweile aufkommen. Ein bis zwei Jahre plant der 28-jährige noch für seine Dissertation ein. Danach wird er methodisch ausgesprochen fit sein. „Was anschließend kommt, wird sich zeigen“, sagt Thomas Bals, schon auf dem Sprung ins Labor. Dort warten die Proteine der Ackerschmalwand auf ihn.

SFB-Fakten
„Ein Verständnis von botanischen Systemen über den engen Bereich der Pflanzen hinaus, wie er am Standort Bochum vorherrscht, ist – in dieser Breite – weltweit einmalig.“ So würdigt die Deutsche Forschungsgemeinschaft das Konzept des SFB 480, die Gemeinsamkeiten von Pflanzen, Pilzen und Bakterien zu nutzen, um gezielt Projekte der molekularen Botanik anzugehen. Biologen und Mediziner der RUB sowie Forscher des Max-Planck-Instituts für Molekulare Physiologie in Dortmund arbeiten im SFB 480 fachübergreifend zusammen: Sie untersuchen z. B. die molekularen Prozesse im Zusammenhang mit der Photosynthese – der Umwandlung der Energie des Sonnenlichtes in chemische Energie. „Die dazu notwendigen biochemischen Reaktionen finden in den Zellen aller grünen Pflanzen statt und stellen den bedeutendsten Prozess auf der Erde dar, ohne den das menschliche und tierische Leben nicht möglich wäre“, sagt SFB-Sprecher Prof. Ulrich Kück. Aspekte der Photosynthese bearbeiten die Wissenschaftler aus unterschiedlichen Blickwinkeln mit Methoden und Techniken der Molekulargenetik, Biochemie, Biophysik und Zellbiologie. Darüber hinaus sind die Forscher des SFB eng mit verschiedenen Institutionen innerhalb und außerhalb der Ruhr-Universität vernetzt. So sind sie beispielsweise an das Protein-Center der RUB angebunden und kooperieren intensiv mit Projektgruppen des SFB 642 „GTP- und ATP-abhängige Membranprozesse“.