Anknipsen eines Gens macht Pflanzen resistent

Pflanzen lassen sich genetisch so verändern, dass sie resistent gegen Erreger sind. Dafür hat die hallesche Genetik-Professorin Ulla Bonas mit langjährigen Forschungen die Grundlagen gelegt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft zeichnet Bonas am 16. März in Berlin mit einem von zehn Leibniz-Preisen, dem mit je 2,5 Millionen Euro höchstdotierten deutschen Forschungspreis, aus.

Von Philipp Hoffmann

Halle. Er nistet sich in Tomaten- und Paprikapflanzen ein, bohrt eine Art Stachel in die Pflanzenzelle und pumpt dort Proteine hinein, die die Pflanze krank machen. Xanthomonas campestris pv. vesicatoria heißt der bakterielle Erreger, mit dem sich Ulla Bonas seit gut 20 Jahren befasst. Genauer gesagt mit einem seiner Pro- teine, AvrBs3 genannt.

Die Genetik-Professorin von der Martin-Luther-Universität (MLU) Halle hat das Gen, das die Bauanleitung für dieses Protein liefert, Stück für Stück ergründet. Für ihre Forschungen erhält die 54-Jährige nun einen von zehn Leibniz-Preisen 2011 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) – dotiert mit jeweils 2,5 Millionen Euro.

Die Grundlagenforschung der Genetikerin kann insbesondere der Landwirtschaft nützen. Der Erreger sorgt nämlich dafür, dass Pflanzen wie Tomaten und Paprika schneller altern und weniger Früchte tragen. Macht man sie gegen das Bakterium resistent, liefern sie höhere Erträge.

Begonnen hat alles 1986 bis 1987 an der kalifornischen Universität Berkeley in den USA. Ulla Bonas, zwei Jahre vorher als Biologin an der Universität ihrer Heimatstadt Köln promoviert, hat dort das AvrBs3-Gen aus dem Bakterium isoliert. "Die Ergebnisse durfte ich dann mit nach Deutschland nehmen, weil man damals in Berkeley wenig Interesse daran hatte", erzählt die Forscherin. Und fügt mit einem vielsagenden Lächeln hinzu: "Heute ist das anders."

Immer mehr über ein Protein herausgefunden

Die Arbeiten setzte Ulla Bonas zunächst am Berliner Institut für Genbiologische Forschung, dann an einem Institut für Pflanzenkunde nahe Paris in Frankreich fort, bevor sie 1998 den Lehrstuhl für Genetik am Institut für Biologie der Universität Halle übernahm. "Es gab in all den Jahren immer mal wieder Durchbrüche", berichtet sie. Immer mehr fanden sie und ihre Kollegen über die Funktionsweise des Proteins heraus. Etwa, wo es sitzt – im pflanzlichen Zellkern – und was es genau in der Pflanze anstellt. Erst in jüngster Vergangenheit veröffentlichten die Hallenser mehrere vielbeachtete Artikel in bedeutenden wissenschaftlichen Zeitschriften.

Bonas’ Arbeiten seien "von fundamentaler Bedeutung für das Verständnis von Pflanzen-Mikroben-Interaktionen", urteilt die DFG. Die Professorin gelte als "besonders einfallsreiche Forscherin". Die Genetikerin selbst sagt, sie habe "oft von diesem Preis geträumt". Das flexibel in der Forschung einsetzbare Geld gebe Sicherheit, etwa für die Beschäftigung von Mitarbeitern. "Ohne sie wären all die Erfolge nicht möglich gewesen", betont Ulla Bonas.

Zu ihren jüngeren Forschungsergebnissen gehört die Erkenntnis, dass das AvrBs3-Protein in Pflanzen zu unterschiedlichen Ergebnissen führt. Die einen werden krank, die anderen nicht. Abhängig ist dies davon, ob die Pflanze ein bestimmtes Resistenzgen aufweist. Dieses hat keine andere Bedeutung, als dann aktiv zu werden, wenn genau das betreffende Protein auftritt. In diesem Fall bringt das Gen befallene Zellen dazu, Suizid zu begehen – und damit den Erreger am weiteren Wachstum zu hindern.

Hat die Pflanze kein solches Gen, wird sie krank. Das AvrBs3-Protein verursacht bei Paprika und Tomate eine Fleckenkrankheit, die sich in Pusteln auf den Blättern äußert. Die Krankheit kann zu immensen Ernteeinbußen führen.

Auf Grundlage der Forschungen von Ulla Bonas könnten Pflanzen so genetisch verändert werden, dass sie resistent gegen diesen und andere Erreger sind. So ließe sich der Schalter in den Pflanzen aktivieren, der eine Gegenreaktion auf Erreger auslöst. Möglich wäre dies beispielsweise bei Tomaten, aber auch bei Citrusfrüchten.

Die Wahl-Hallenserin sieht die Genmanipulation, sofern sie ethisch vertretbar ist, durchweg positiv: "Mir ist schleierhaft, warum es so viele Gegner gibt, wenn genetisch veränderte Pflanzen bessere Erträge liefern und zugleich weniger Chemie auf den Feldern landet." Und Ulla Bonas fügt hinzu: "Mit dem klassischen Anbau ist die Welternährung auf Dauer nicht zu sichern."

Schon im Studium auf Genetik spezialisiert

Auf Genetik hat sich die gebürtige Kölnerin schon während des Biologie-Studiums in ihrer Heimatstadt spezialisiert. "Das war damals noch ein neues Forschungsgebiet und hat mir sehr viel Spaß gemacht", erzählt sie.

In Halle hat die Professorin mittlerweile die längste Zeit seit ihrem Weggang aus Köln verbracht. "Ich bin an vielen Orten zu Hause", sagt sie. Die Saalestadt findet sie aber attraktiv: "Es gibt hier sehr viel Grün, die Stadt ist sehr lebhaft durch die vielen Studenten und es sind sehr viele Künstler hier." Günstig nennt die Frau, die außer in Deutschland auch in den USA und in Frankreich lebte, die Nähe zum Flughafen Halle-Leipzig. "Das war damals sehr wichtig, als ich zwischen Halle und Paris hin- und hergependelt bin."