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Stressdoktor für Pflanzen
1954 ist das Geburtsjahr von Michael Metzlaff. Ein geradezu perfekter Zeitpunkt. Denn so gehört er genau zu der Generation von Molekularbiologen, die praktisch alle bahnbrechenden Erkenntnisse auf ihrem Gebiet live und hautnah miterleben darf.
Schon während der Schulzeit entdeckt Metzlaff seine Faszination für die Welt der Gene. Später studiert er Biologie in Halle – der einzigen Universität in der damaligen DDR mit Schwerpunkt Genetik. Damals Ende der 70er-Jahre weiß man noch nichts von der Polymerase-Kettenreaktion. Genome sind noch nicht entschlüsselt, und auch die Gentechnik ist noch nicht in Sicht. „An der Universität habe ich noch wochenlang im Labor gestanden, um das Erbgutmolekül, die DNA, überhaupt zu isolieren“, erinnert sich Dr. Michael Metzlaff. „Heute“, so fährt er lachend fort, „entschlüsselt man in derselben Zeit gleich noch die Zusammensetzung dieses Erbguts, das Genom.“
Im Fall der RNA-Interferenz war der – mittlerweile habilitierte – Biologe sogar an vorderster Forschungsfront mit dabei: In den 90er-Jahren forschte er im Rahmen eines europaweiten Netzwerkes im englischen Norwich an der Aufklärung dieses Mechanismus, mit dem es inzwischen gelingt, gezielt die Aktivität bestimmter Gene herunterzuregulieren.
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| Wie stark Pflanzen die Photosynthese bei Stress verringern, messen Experten mit einem PAM-Fluorometer. |
Genau diese RNA-Interferenz spielt auch bei seiner aktuellen Arbeit eine große Rolle. Am Innovationszentrum von Bayer BioScience im belgischen Gent forschen Metzlaff und seine Kollegen daran, Nutzpflanzen resistenter gegen Stressfaktoren wie Hitze, Dürre, Kälte, Überschwemmungen oder versalzte Böden zu machen. Zwar verfügen die Pflanzen über natürliche Abwehrmechanismen, aber die verbrauchen viel Energie. Energie, die dann für das Wachstum fehlt. Die Folge sind Minderernten. Angesichts eines sich abzeichnenden Klimawandels könnte der Stress in Form von Hitze und Dürren in manchen Regionen sogar noch zunehmen – und damit wichtige Erträge gefährden. Für Bayer CropScience ist die Stresstoleranz von Pflanzen daher ein ganz wichtiges Forschungsgebiet.
Inzwischen haben Metzlaff und seine Mitarbeiter herausgefunden, dass die Pflanzen im Kampf gegen Stress heftiger reagieren als eigentlich nötig wäre. Ziel ist es daher, diese Abwehrreaktion abzuschwächen , um wieder mehr Energie in den Dienst des eigentlichen Pflanzenwachstums zu stellen.
„Der eigentliche Trick dabei ist, dass man die Gene für die an der Stressabwehr beteiligten Proteine in ihrer Aktivität um das richtige Maß drosselt“, so Metzlaff. Genau das gelingt durch den optimalen Einsatz der RNA-Interferenz. Feldversuche mit entsprechend modifizierten Rapssorten laufen bereits. Und in der Tat erzielen diese bei extremer Trockenheit deutlich höhere Erträge als Vergleichssorten.
Jahrelang leitete Metzlaff die Forschungsgruppe „Crop Productivity“ – und war damit vor allem in der internen Forschung aktiv. Im Mai 2008 wurde er dann „Research Liaison Manager“ – und arbeitet seither am Ausbau des Forschungsnetzwerks mit externen Partnern. Erste kompetente Kooperationspartner gibt es bereits – sowohl vor der Haustür an der Universität in Gent als auch im fernen Canberra in Australien. Und auch an vielen Forschungszentren in weiteren Ländern.
Inhalt und Ziel der eigentlichen Forschung haben sich dabei nicht verändert. Es geht weiterhin darum, Baumwolle, Raps und Reis stresstolerant zu machen. Derzeit möchte man etwa mehr darüber erfahren, welchen Einfluss die erwähnte Regulierung von Stressgenen auf die Aktivität anderer Gene hat. Und man möchte lernen, welche weiteren Faktoren eventuell noch darüber entscheiden, ob und wie intensiv ein Gen abgelesen und aktiviert wird. Epigenetik heißt das Forschungsfeld, das sich diesem Phänomen widmet.
„Früher dachte man, alles hängt von den Genen ab“, so Metzlaff. „Heute wissen wir, dass es etwas gibt, das wiederum die Gene beherrscht.“ Diese Epigenetik ist derzeit eines der Top-Themen in der Molekularbiologie. Die Erkenntnisse könnten auch der Pflanzenzüchtung neue Impulse geben. Und einmal mehr ist Metzlaff an einer ganz besonderen Weiterentwicklung seines Fachgebiets von Anfang an und hautnah mit dabei. Er sagt: „Und dafür bin ich sehr dankbar.”
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