Pflanzenwissenschaft ist die Bezeichnung für eine Reihe von Forschungen und wissenschaftlichen Studien, die sich mit den schätzungsweise 410.000 Arten von Landpflanzen auf der Erde befassen.

Pflanzenwissenschaft umfasst “Botanik”, abgeleitet vom griechischen Wort βοτάνη (botanē), das Weide oder Futter bedeutet, und beinhaltet die Beobachtung des Pflanzenwachstums und der Pflanzeneigenschaften sowie die Untersuchung der Beziehungen zwischen Pflanzen und ihrer Umwelt. Aber sie ist auch viel, viel mehr…

Die enorme Vielfalt der Forschung, die unter dem Oberbegriff “Pflanzenwissenschaft” zusammengefasst wird, ist im John Innes Centre gut vertreten.

Das Labor von Professor Enrico Coen untersucht zum Beispiel, wie sich kleine Zellgruppen in mikroskopisch kleinen Knospen zu den vielfältigen Blüten- und Blattformen entwickeln, die wir überall um uns herum sehen.

Die Gruppe von Professor Ray Dixon erforscht, wie Pflanzen auf molekularer Ebene auf Umweltreize reagieren, um den Prozess der biologischen Stickstofffixierung in Bakterien und seine Regulierung zu verstehen.

Die Biochemie und der Primärstoffwechsel von Pflanzen, einschließlich der von ihnen hergestellten Chemikalien und Moleküle, sowie die Interaktion von Pflanzen mit Schädlingen und Krankheiten sind wichtige Forschungsbereiche.

Professorin Sarah O’Connor hat umfangreiche Arbeiten über die Biosynthese komplexer Chemikalien durch Pflanzen veröffentlicht, die im Labor nur sehr schwer hergestellt werden können. Daher könnte die Möglichkeit, Pflanzen als Fabriken zu nutzen, sehr wertvoll sein. Schließlich sind Pflanzen bereits hervorragend in der Lage, komplexe Chemikalien herzustellen. So produziert das madagassische Immergrün beispielsweise Vinblastin und Vincristin, die beide als Krebsmedikamente eingesetzt werden. Es ist unmöglich, diese Moleküle in einem herkömmlichen Labor herzustellen, aber es könnte möglich sein, die Kraft der Pflanzen zu nutzen, um diese lebensrettenden Medikamente in Zukunft schneller und billiger zu produzieren.

Traditionell umfasste “Botanik” auch das Studium von Pilzen und Algen, die beide weiterhin Gegenstand der Forschung am John Innes Centre sind.

Das Labor von Professor Barrie Wilkinson zum Beispiel erforscht die Entdeckung und Biosynthese mikrobieller Naturstoffe, einschließlich der von Bakterien und Pilzen produzierten, die beide eine wichtige Quelle für Arzneimittel zur Behandlung lebensbedrohlicher Krankheiten sind.

Ergänzend dazu arbeitet Dr. Martin Rezjek an einer kostengünstigen, sicheren und wirksamen Methode zur Bekämpfung von schädlichen Algenblüten.

Pflanzengenetik

Im 21.

Bei vielen Arten wurde das gesamte Genom sequenziert, und die Daten wurden weitergegeben und genutzt, um zu verstehen, wie die Genetik von Nutzpflanzen die Entwicklung neuer Sorten ermöglichen kann, die toleranter gegenüber dem Klimawandel oder nahrhafter für den menschlichen Verzehr sind.

Die erste Pflanze, deren gesamtes Genom kartiert wurde, war die “Modellpflanze” Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand), das “Unkraut”, das man nicht so gerne hat. Dies wurde von einem internationalen Forschungsteam aus über 200 Wissenschaftlern aus 35 Labors durchgeführt. Unser Professor Mike Bevan koordinierte die Sequenzierung von Chromosom 4.

Am John Innes Centre wollen wir das Verständnis der Pflanzengenetik und -biologie verbessern und die biologische Vielfalt der Pflanzen nutzen, um die Leistung von Nutzpflanzen auf nachhaltige Weise zu verbessern.

Im Jahr 2018 konnten wir in Zusammenarbeit mit Kollegen des Earlham Institute, des Sainsbury Laboratory und des European Bioinformatics Institute die bisher genaueste und vollständigste DNA-Sequenzanalyse des notorisch komplexen Weizengenoms veröffentlichen.

In der Zwischenzeit hat Dr. Judith Irwin in Zusammenarbeit mit Dame Professor Caroline Dean unser Verständnis darüber, wie Pflanzen die Blütezeit kontrollieren und regulieren, aus der Grundlagenforschung mit Arabidopsis übertragen, um die Kontrolle der Blüte in der Brokkoli-Pflanze zu ermöglichen und dieses Wissen zu nutzen, um einen neuen, schnell wachsenden Brokkoli zu entwickeln.

Genetische Technologie

Genetische Modifikation und Gen-Editierung sind Techniken, die von Pflanzenwissenschaftlern eingesetzt werden, um die Eigenschaften oder Merkmale von Pflanzen durch Veränderung ihrer DNA zu verändern.

Diese Technologien können die Ausprägung schädlicher Merkmale hemmen oder neue, vorteilhafte Eigenschaften einführen und verfolgen die gleichen Ziele wie die herkömmliche Pflanzenzüchtung, allerdings auf kontrolliertere und schnellere Weise.

Wir sind auf Pflanzen angewiesen, um uns zu ernähren, und das bedeutet, dass Umweltveränderungen, einschließlich des Klimawandels, große Auswirkungen auf die Menschheit haben.

Das Verständnis und die Erhaltung der pflanzlichen Artenvielfalt sind der Schlüssel zum Schutz unserer Nahrungsmittelversorgung und zur Rettung ikonischer Arten wie der Esche (Fraxinus excelsior).

Die Auswirkungen der Umwelt auf Pflanzen und ihre Gene zu verstehen und an der Entwicklung von Weizen für die Zukunft zu arbeiten, ist der Schwerpunkt von zwei der strategischen Programme des John Innes Centre.

Pflanzenwissenschaft am John Innes Centre

Unsere eigene Geschichte in der Pflanzenwissenschaft geht auf das frühe 20. Jahrhundert und den Tod des Londoner Immobilienentwicklers und Philanthropen John Innes (1829-1904) zurück.

Innes’ Testament sah vor, dass der Großteil seines Vermögens für die Errichtung einer Gartenbauschule oder eines örtlichen Museums und einer Kunstgalerie verwendet werden sollte.

Um über das Schicksal des Erbes zu entscheiden, wurde eine Wohltätigkeitsorganisation gegründet, die John Innes Charity (heute John Innes Foundation). Nach ihrer Gründung führte die Charity langwierige Verhandlungen mit dem Board of Agriculture, dem Board of Education und den Charity Commissioners, die schließlich der Gründung eines neuen Instituts zustimmten.

Das John Innes Horticultural Institute sollte eine Fortbildungsschule für Gärtner, eine Forschungsstation für Obstzüchtung und eine Einrichtung für “gartenbauliche Experimente und Forschung mit Schwerpunkt Pflanzengenetik” sein.

Über 100 Jahre später ist das John Innes Centre international als führend in den Bereichen Genetik, mikrobielle Forschung und Pflanzenwissenschaft anerkannt.