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Organellenbiologie, Biotechnologie und molekulare Ökophysiologie

Prof. Dr. Ralph Bock leitet die Abteilung Organellenbiologie, Biotechnologie und Molekulare Ökophysiologie, die im September 2004 eingerichtet wurde. Sie beschäftigt sich vor allem mit der Erforschung der Physiologie und Genetik pflanzlicher Zellorganellen (Plastiden und Mitochondrien enthalten eigene Erbsubstanz) sowie deren Wechselwirkungen mit dem Zellkern. Schwerpunkt der Forschung sind die genetische Regulation der Photosynthese (Gewinnung chemischer Energie aus Sonnenlicht) und anderer wichtiger Stoffwechselprozesse, die in den Zellorganellen stattfinden. Darüber hinaus beschäftigt sich die Gruppe mit Aufbau und Funktion der Proteinkomplexe, die in die Photosynthesemembranen eingebaut sind. Mit Hilfe von neu entwickelten Techniken zur genetischen Transformation von Plastiden werden plastidencodierte Gene gezielt an- und abgeschaltet und so ihre Funktionen systematisch aufgeklärt - ein experimenteller Ansatz, der auch als reverse Genetik bezeichnet wird.

Die Plastidentransformation ist auch für die Biotechnologie von großem Interesse, da sie grüne Gentechnik ökologisch sicherer machen und damit die Koexistenz zwischen transgenen und nicht transgenen Pflanzen in Europa und weltweit erleichtern kann. Zu den Vorzügen der Technologie gegenüber konventionellen transgenen Techniken gehören u. a. sehr hohe Expressionsraten, die Integration der Transgene über homologe Rekombination, die Möglichkeit mehrere Transgene in Operonen (Organisatorische Einheiten im Genom) zusammenzuschalten sowie die Einschränkung der Auskreuzung von Transgenen aufgrund der mütterlichen Vererbung der Plastiden und des damit verbundenen Ausschlusses plastidärer Transgene von der Pollenverbreitung. Zu den in der Abteilung verfolgten biotechnologischen Anwendungen zählen z. B. die Produktion von Pharmazeutika, das Erzeugen von Resistenzen und die gezielte Veränderung von Stoffwechselwegen in Plastiden. An der Weiterentwicklung der Plastidentransformation wird u. a. mit dem Ziel gearbeitet, sie auch auf weitere wichtige Pflanzenarten, wie z. B. Getreide und das genetische Modellobjekt Arabidopsis, anwenden zu können. Darüber hinaus wird auch an der Entwicklung von Technologien zur Transformation pflanzlicher Mitochondriengenome gearbeitet.

Weitere Arbeitsschwerpunkte der Abteilung sind Untersuchungen zu den molekularen Mechanismen der Evolution pflanzlicher Genome sowie zu den genetischen und evolutionären Prozessen, die die physiologische Plastizität von Arten, Populationen und Ökosystemen bestimmen.




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