Neuartiges Messsystem kann Pflanzenzellaktivitäten erfassen

Weltweit einmalig ist ein neuartiges Messsystem, das Leipziger Pflanzenzellphysiologen gemeinsam mit Bruker Optics Leipzig entwickelten. Über die Aktivität einer einzelnen Zelle lassen sich Rückschlüsse auf ganze Pflanzen oder Gewebe ziehen. Damit kann z.B. die Gewässerqualität ermittelt werden.

Im Rahmen des mit rund 450 000 Euro dotierten DFG-Vorhabens „Photophysiologische Fitness und Primärproduktion“ entwickelten die Pflanzenphysiologen am Institut für Botanik der Universität Leipzig, ein einzigartiges Messsystem, mit dem die physiologische Aktivität von Pflanzenzellen ermittelt werden kann. Aus einem Gemisch können gleichartige Zellen erkannt, sortiert und weiter auf ihre Photosynthese-Aktivität, ihre Farbstoffe und auf wichtige Inhaltsstoffe untersucht werden. „Der Clou ist“ erklärt Prof. Christian Wilhelm, Leiter der Forschergruppe, „dass man eine Zelle untersucht und alles versteht.“ Das will heißen, dass die Physiologie einer Zelle den Stoffwechsel auf allen Ebenen offenbart. „Man kann also Millionen von Zellen durchschauen, ohne diese züchten zu müssen“, so Wilhelm.

Die Leipziger Wissenschaftler nutzen das Messsystem u.a., um sogenanntes Phytoplankton näher zu untersuchen. Das sind mikroskopisch kleine Wasserpflanzen, die die Grundlage der Nahrungskette im Gewässer sind und deren Vorkommen in den Weltmeeren Rückschlüsse auf die klimatischen Verhältnisse zulässt. Der neuartige Ansatz erlaubt, physiologische Prozesse des Phytoplanktons nicht nur summarisch, sondern für die einzelnen Verwandtschaftsgruppen oder für einzelne Arten getrennt zu untersuchen. So kann z.B. durch die Isolierung einer einzelnen Zelle deren toxischer Zustand festgestellt werden. Daraus lassen sich Schlussfolgerungen für den Zustand des Plankton-Areals ableiten und Prognosen für das Gefährdungspotential aufstellen, bevor solche Algen in Massen auftreten. Das Verfahren kann in Zukunft auch helfen, die Klimavoraussagen zu verbessern, indem der Einfluss des Ozeans auf die globale Klimaerwärmung besser abgeschätzt werden kann.

Die entwickelte Methodik erlaubt außerdem, die Wechselwirkungen zwischen Organismen auf neue Wissensgrundlagen zu stellen. Dadurch sind z.B. ganz neue Einblicke in das Verhältnis von Pilzen und Pflanzenwurzeln möglich.

Schließlich kann die neue Technik in der pflanzlichen Biotechnologie breite Verwendung finden. So können genetisch veränderte Pflanzenzellen schon physiologisch untersucht werden, bevor sie wieder zu ganzen Pflanzen oder Geweben regeneriert wurden.

Jetzt wollen die Wissenschaftler erforschen, inwieweit das neue Verfahren zur Untersuchung des Phytoplanktons für die Renaturierung von Gewässern genutzt werden kann, z.B. für die Neutralisierung von sauren Seen. Dies soll in Gewässern erfolgen, die für die Leipziger Region von Bedeutung sind: der Auensee, der Cospudener See und die Mulde bei Grimma.

weitere Informationen:

Prof. Dr. Christian Wilhelm
Telefon: 0-341-9736870
E-Mail: cwilhelm@rz.uni-leipzig.de