Das Institut

Interdisziplinäre Forschung

Das Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) betreibt in interdisziplinären Ansätzen grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung zu aktuellen Problemen der modernen Pflanzenbiologie an Modell-, Kultur- und Wildpflanzen. Im Mittelpunkt der Forschungsaktivitäten steht die umfassende Analyse pflanzlicher und pilzlicher Naturstoffe, die Untersuchung der Wechselwirkung von Pflanzen mit Pathogenen, Symbionten und abiotischen Stressoren und das Studium molekularer Interaktionen als Teil komplexer biologischer Prozesse. Dabei wird eine exzellente Grundlagenforschung als unabdingbare Basis für anwendungsorientierte Forschungsprojekte betrachtet.

Die wissenschaftlichen Schwerpunkte liegen insbesondere in den modernen zell- und molekularbiologischen, genetischen, biochemischen und naturstoffchemischen Disziplinen. Vier thematisch, methodisch und organisatorisch vernetzte Schwerpunkte bilden die Grundlage des Forschungskonzepts des Instituts, und zwar pflanzliche und pilzliche Naturstoffe, molekulare Interaktionen, Informatik und Metabolic Engineering.

Neben der Verwirklichung von Forschungsvorhaben erfüllt das Institut folgende Aufgaben:

• Durchführung wissenschaftlicher Veranstaltungen und Fachtagungen.
• Fort- und Weiterbildung im wissenschaftlichen und nicht-wissenschaftlichen Bereich:
    - Diplomanden, Doktoranden, Habilitanden, Lehrlinge im kaufmännischen, gärtnerischen und technischen Bereich,
    - Beteiligung an der Lehre an Universitäten und Hochschulen,
    - Fortbildungsveranstaltungen für Lehrer, Studenten und Schüler.
• Eine breite Verfügbarmachung der erhaltenen Forschungsergebnisse und Informationen:
• Wissenschaftliche Publikationen,
    - Umfangreiche Öffentlichkeitsarbeit,
    - Zusammenarbeit mit Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft.
• Politikberatung („grüne“ Gentechnik etc.)
• Mitarbeit in Gremien der Forschungsförderung  (AvH, BMBF, DFG, ERA-NET etc.).
• Mitarbeit in regionalen Gremien zur Verbesserung der Attraktivität des Standortes:
    - weinberg campus e.V.,
    - Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg,
    - Stadt Halle (Saale).
• Die Pflege der wissenschaftlichen Zusammenarbeit mit Institutionen des In- und Auslandes.

Durchschnittlich sind am IPB insgesamt 180 Personen entgeltlich beschäftigt. 90 bis 100  wissenschaftlichen Mitarbeitern (darunter ca. 50 Doktoranden) stehen ca. 80 bis 90 Personen (darunter ca. 10 Auszubildende) aus dem nichtwissenschaftlichen Bereich wie Labortechnik, Handwerk, Gärtnerei oder Verwaltung gegenüber. Zusätzlich werden jährlich im Durchschnitt insgesamt 20 Diplomanden am IPB betreut.

Forschung am IPB

Pflanzen produzieren - im Gegensatz zu Tieren - eine erstaunliche Vielfalt an verschiedenen Substanzen. Neben Farb-, Geruchs- und Geschmacksstoffen gehören dazu auch mehr als 200.000 hochpotente Wirkstoffe, mit denen sie Feinde vertreiben oder Bestäubungsinsekten anlocken. Viele dieser Substanzen, wie zum Beispiel Codein aus Schlafmohn sind bedeutende Arzneimittel. Welche genetischen und biochemischen "Werkzeuge"machen Pflanzen zu solch leistungsfähigen Stoffproduzenten? Wie werden die komplizierten Synthesewege angeschaltet und koordiniert? Was genau passiert, wenn Pflanzen Krankheitserreger abwehren? Welche noch unentdeckten Pflanzenstoffe könnten als potentielle Wirkstoffkandidaten für die Entwicklung neuer Medikamente oder Kosmetika dienen? Diese und andere Fragen werden am Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie in vier wissenschaftlichen Abteilungen bearbeitet.

Molekulare Signalverarbeitung
Die Abteilung Molekulare Signalverarbeitung befasst sich mit Reaktionen von Pflanzen auf abiotische und biotische Stressfaktoren, wie Nährstoffmangel und Krankheitserreger sowie die Rolle von pflanzlichen Hormonen bei diesen Abwehr- und Schutzmechanismen. Dabei steht besonders die Wurzel im Fokus der Untersuchungen, die in Reaktion auf Phosphatmangel ihre Verzweigungsstruktur ändert und Stoffe absondert, die organische Bodensubstanzen abbauen und damit neue Phosphatquellen erschließen. Darüber hinaus erforscht man hier die Synthese und Regulation von Senfölglycosiden, eine Stoffgruppe, die besonders Kreuzblütengewächsen, wie Senf oder Meerrettich ihren scharfen Geschmack verleiht und diese vor Insektenfraß und mikrobiellen Krankheitserregern schützt.

Natur- und Wirkstoffchemie
Wissenschaftler der Abteilung Natur- und Wirkstoffchemie suchen nach neuen Inhaltsstoffen in Pflanzen und Pilzen, die als Leitstrukturen für die Entwicklung neuer Medikamente dienen könnten. Dabei geht es nicht nur um die effiziente Isolation der Wirkstoffkomponenten aus der Pflanze sondern auch nach Möglichkeiten und Wegen zu suchen, die gefundenen Substanzen im Reagenzglas herzustellen und in ihrer Wirksamkeit zu optimieren. Unterstützt wird diese Suche nach dem optimalen Wirkstoff durch unsere theoretischen Chemiker der Arbeitsgruppe Strukturanalytik und Computerchemie. Mit Berechnungen an hochleistungsfähigen Computern versuchen sie das Bindungsverhalten bestimmter Moleküle zu simulieren und somit Informationen über die chemische Aktivität und die pharmazeutische Wirksamkeit der untersuchten Substanzen zu gewinnen. Auf diese Weise werden zurzeit stark antibiotisch wirkende Substanzen, die wir in heimischen Pilzen gefunden haben, optimiert und analysiert.

Stress-und Entwicklungsbiologie
Wie reagieren Pflanzen auf bestimmte stressauslösende Umweltfaktoren ist die zentrale Frage der Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie. Um Krankheitserreger erfolgreich zu bekämpfen, müssen Pflanzen zunächst zwischen "Fremd" und "Selbst" unterscheiden. Über komplizierte Reaktionsketten wird das Signal "Achtung Feind" von außen ins Innere der Zellen transportiert. Hier im Zellkern erfolgt dann die Aktivierung von bestimmten Abwehrgenen. Wie dieser Informationstransfer vonstatten geht und welche Gene an der Immunantwort beteiligt sind, ist für die Forscher dieser Abteilung besonders interessant. Ein weiterer Schwerpunkt befasst sich mit der Stressreaktion von Pflanzen auf erhöhte Schwermetallkonzentrationen im Boden.

Stoffwechsel- und Zellbiologie
Pflanzen produzieren eine Vielzahl von Stoffen, die auf den ersten Blick für ihr Überleben nicht dringend notwendig zu sein scheinen. Diese Substanzen, wie zum Beispiel Farb-, Geruchs- oder Geschmacksstoffe nennt man Sekundärmetaboliten. Wissenschaftler interessiert besonders, wie diese Substanzen produziert werden und welche biologische Funktion sie für die Pflanze erfüllen. Ein weiteres zentrales Thema dieser Abteilung ist die Biochemie und Molekularbiologie der sogenannten Mykorrhiza