Wolfgang Busch, PhD

Das Problem

Während Blüten und Triebe die eher sichtbaren Merkmale von Pflanzen sind, ist das, was unter der Oberfläche liegt, genauso wichtig: Wurzeln. Pflanzenwurzeln sind entscheidend für die Gewinnung von Wasser und Nährstoffen aus dem Boden. Sie spielen auch eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf, indem sie Kohlenstoff, der durch pflanzliche Photosynthese fixiert wurde, aus der Atmosphäre in den Boden übertragen. Trotz ihrer hohen Relevanz für Ökologie, Landwirtschaft, Ernährungssicherheit und Kohlenstoffkreislauf gibt es viele offene Fragen im Hinblick auf Wurzelsysteme. Warum sind beispielsweise einige Wurzelsysteme flach und andere tief? Wie verarbeiten Pflanzen Umweltinformationen? Wie können Wurzeln mit nützlichen Mikroben zusammenarbeiten und gleichzeitig schädliche Mikroben abwehren? Ein besseres Verständnis der Pflanzenwurzeln könnte dazu beitragen, widerstandsfähigere Nahrungsquellen zu entwickeln – ein immer dringlicheres Problem angesichts des sich verändernden Klimas und der wachsenden Bevölkerung auf dem Planeten – und dazu beitragen, Wurzelsysteme zu entwickeln, die in großem Maßstab zur Speicherung von Kohlendioxid (CO) genutzt werden können₂), das von oberirdischem Pflanzengewebe aus der Atmosphäre eingefangen wurde.

Die Vorgehensweise

Die blühende Pflanze Arabidopsis thaliana ist ein einfach anzubauendes Unkraut, das in der pflanzenbiologischen Forschung beliebt ist. Auf der ganzen Welt wachsen verschiedene Stämme mit sehr ähnlichen Genomen. Daher ist die Pflanze besonders nützlich für die Untersuchung, welche Gene und genetischen Varianten Pflanzen dazu bringen, auf unterschiedliche Umgebungen zu reagieren und ihnen beim Überleben zu helfen. Wolfgang Busch verwendet einen systemgenetischen Ansatz und kombiniert Techniken aus der Genetik, Genomik und anderen Wissenschaftsbereichen, um zu verstehen, wie das Wurzelwachstum in bestimmten Umgebungen durch die Gene einer Pflanze bestimmt wird. Genomweite Assoziationsstudien korrelieren genetische Variation mit physikalischen Merkmalen, beispielsweise langen oder kurzen Wurzeln. Um jedoch aussagekräftig zu sein, müssen Studien die interessierenden physikalischen Eigenschaften in signifikanten Mengen messen. Da es schwierig ist, Wurzeln genau und in großer Zahl zu messen, hat Busch eine Reihe modernster Technologien und Berechnungsmethoden zur Bewertung von Wurzeln eingesetzt. Mit diesen Ansätzen konnte Busch mehrere Gene und ihre genetischen Varianten aufdecken, die bestimmen, wie Wurzeln wachsen und auf die Umwelt reagieren. Studien wie diese geben weiterhin Aufschluss darüber, wie Wurzeln für bestimmte Umgebungen oder Funktionen optimiert werden können. Das Labor hat seine Arbeit kürzlich auch auf einige der weltweit relevantesten Nutzpflanzenarten ausgeweitet, mit dem Ziel, artenübergreifend konservierte Mechanismen zu identifizieren, die manipuliert werden können, um Nutzpflanzensorten zu schaffen, die gegenüber dem Klimawandel und seinen Auswirkungen resistent sind.

Als Geschäftsführer von Salk's Initiative NutzpflanzenZiel von Busch ist es, Pflanzen dabei zu helfen, größere, robustere Wurzelsysteme zu entwickeln, die größere Mengen Kohlenstoff aufnehmen können, indem sie ihn in Form von Suberin, einer natürlich vorkommenden kohlenstoffreichen Substanz, im Boden vergraben. Das Team wird modernste genetische und genomische Techniken nutzen, um diese Salk Ideal Plants™️ zur Bekämpfung des Klimawandels zu entwickeln.