Gegründet wurde das IPB am 1. Januar 1958 in Halle an der Saale als Institut für Biochemie der Pflanzen (IBP) der Deutschen Akademie der Wissenschaften der DDR. Gründungsdirektor Professor Kurt Motheshatte zuvor die Abteilung für Chemische Physiologie am Akademie-Institut für Kulturpflanzenforschung in Gatersleben geleitet, war aber parallel dazu durch vielfache Aktivitäten bereits sehr eng mit dem Forschungsgeschehen in Halle verbunden. So leitete er von 1951 bis 1963 das Institut für Pharmakognosie und war von 1954 bis 1974 Präsident der Akademie für Naturforscher Leopoldina in Halle. Mit Gründung des IBP übernahm er zudem die Leitung des Instituts für Allgemeine Botanik der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. 1963 gründete Mothes den ersten deutschen Lehrstuhl für Biochemie der Pflanzen an der Halleschen Universität.
Zur Beantwortung der aktuellen Fragestellungen auf dem noch jungen Forschungsgebiet der Pflanzenbiochemie holte Mothes Experten aus allen relevanten Fachgebieten an einen Tisch: Biologen, Chemiker, Biochemiker und Pharmazeuten. Mit diesem interdisziplinären Ansatz war Mothes seiner Zeit weit voraus. Aus dem reaktiven Gebräu der aufeinandertreffenden Ideen erwuchsen eine besondere Eigendynamik und Kreativität, die noch heute das geistige und kulturelle Leben am Institut prägen.
Wissenschaft unter Mothes (1958-1967)
Alkaloidforschung
Unter Mothes‘ Ägide lag der Fokus der wissenschaftlichen Aktivitäten zunächst stark auf der Erforschung von alkaloiden Wirkstoffen ausgesuchter Heil- und Giftpflanzen. Mit Hilfe der damals hochmodernen Radioisotopentechnik begann man am Institut unter Leitung von Horst-Robert Schütte die Biosynthesen von interessanten Alkaloiden wie Nikotin, Ricinin, Atropin, Kokain sowie Morphin und weiterer Schlafmohnalkaloide aufzuklären. Neben diesen rein biochemischen Untersuchungen, erforschte man zell- und entwicklungsbiologische Aspekte der Alkaloidproduktion in Papaver somniferum.
Berühmt wurde Mothes mit seiner Suche nach einer Mohnsorte, bei der die Synthese der Morphinalkaloide bereits beim Codein stoppt und die folglich kein Morphin mehr herstellt. Aus Codein, so hoffte Mothes, würde man alle benötigten Schmerz- und Betäubungsmittel partialsynthetisch herstellen können und damit der steigenden Drogenproblematik und illegalen Opiumgewinnung entgegenwirken. Mitte der 50-er Jahre startete er deshalb eine großangelegte weltweite Suche nach dem rauschgiftfreien Arzneimohn und fand schließlich eine Variante des armenischen Mohns Papaver bracteatum, bei der die Morphinbiosynthese vorzeitig unterbrochen ist und die in ihren Latexzellen Thebain statt Morphin anreichert. Die Idee des Schlafmohnersatzes durch eine morphinfreie Sorte erregte großes Interesse bei den Vereinten Nationen, wurde aber später aus politischen Gründen nicht weiter verfolgt. Papaver bracteatum hingegen blieb der Wissenschaft als natürliche Mutante erhalten und rückte ab 1999 wieder in den Fokus des halleschen Forschungsinteresses, als man sich der Morphinbiosynthese mit molekular- und zellbiologischen Ansätzen näherte.
Bahnbrechende Erfolge konnten zudem auf dem Gebiet der Mutterkornalkaloide erzielt werden. Unter Leitung von Detlef Gröger etablierte man am Institut ein Flüssigkulturverfahren zur Anzucht des Mutterkornpilzes Claviceps purpurea. Diese Submerskultur ersetzte bald das bis dahin angewandte parasitische Kulturverfahren und bildete die Grundlage für die Entwicklung von industriellen Produktionsverfahren zur Gewinnung von pharmazeutisch relevanten Claviceps-Alkaloiden. Grögers Ergebnisse gelten als Meilensteine der Mutterkornforschung. 2005 erhielt er für sein Lebenswerk auf dem Gebiet der pharmazeutischen Biologie den Egon-Stahl-Preis in Gold der Gesellschaft für Arzneipflanzenforschung.
Auf dem Gebiet der Alkaloidforschung erreichte das Institut bereits in den 60-er Jahren internationale Strahlkraft. 1960, 1964 und 1969 gelang es Mothes die Internationale Arbeitstagung der Alkaloide nach Halle zu holen. Diese Ereignisse waren ungewöhnlich für jene Zeit, in der die DDR-Staatsführung eher auf Abschottung, denn auf internationale Öffnung und Kooperation bedacht war.
Neben der eher anwendungsorientierten Wirkstoffforschung, untersuchte man am IBP grundlegende pflanzliche Wachstums- und Entwicklungsprozesse. Ausgehend von früheren Arbeiten zum Proteinmetabolismus während der Seneszenz erzielte Mothes zu Beginn der 60-er Jahre wichtige Ergebnisse zur Funktionsweise von Cytokininanalogen und Cytokininen, die wesentlich zum damaligen Kenntnisstand der neu entdeckten Phytohormone beitrugen. Seine Befunde mündeten in die Entwicklung der hormonvermittelten Source-Sink-Theorie für Alterungs- und andere physiologische Prozesse in Pflanzen, die bis heute Gültigkeit hat. Der durch Miniermottenlarven hervorgerufene Effekt der Grünen Inseln auf alternden Blättern konnte von Mothes als cytokininvermittelt identifiziert werden. Er wurde 1969 in Nature publiziert.
Laboralltag im Jahr 1964
Institut und Wissenschaft unter Klaus Schreiber (1968-1989)
Der lange Zeitraum unter der Leitung von Klaus Schreiber (1927-2009) war geprägt durch eine zunehmende Einmischung der DDR-Regierung in die Belange der Wissenschaft. Zu Beginn der 70-er Jahre kam es zu massiven Einbußen in der Forschungsfreiheit; die Grundlagenforschung wurde auf ein Minimum zurückgefahren. Stattdessen arbeitete man zunehmend anwendungsorientiert im Auftrag der Landwirtschaft und Industrie. Am IBP suchte man in diesem Rahmen verstärkt nach neuen natürlichen oder synthetischen pflanzlichen Wachstumsregulatoren, die für eine effektivere Unkraut- und Schädlingsbekämpfung und allgemeine Ertragssteigerung zum Einsatz kommen sollten. Geforscht wurde an volkswirtschaftliche wichtigen Kulturpflanzen wie Getreide und Kartoffeln. Aus diesen Kooperationsprojekten mit der Industrie resultierte eine Vielzahl an Patenten und eine jährliche Einwerbung von etwa 4,5 Millionen Mark Drittmittel.
Als Chemiker sorgte Klaus Schreiber zudem für eine stärkere Wichtung der chemischen Themen im Haus. Moderne Analysegeräte wurden angeschafft, die Bibliothek um entsprechende Fachliteratur erweitert, der Anteil an ausgebildeten Chemikern wuchs. Unter Schreibers Leitung gab es am Institut erstmals eine Struktur in Abteilungen. Biologische Themen wurden u.a. in den Abteilungen Hormonforschung (Benno Parthier), Stressforschung (Lutz Nover), Resistenzforschung (Siegfried Johne) und Wachstumsregulatoren(Günter Sembdner) durchgeführt. Die Abteilungen Arzneipflanzenforschung (Detlef Gröger) und Naturstoffchemie (Günter Adam) deckten die wichtigsten Bereiche der chemisch orientierten Projekte ab. Mit der noch stärkeren Einbeziehung der Naturstoffchemie in die biologischen Fragestellungen schärfte Schreiber das Profil des Instituts und gab ihm letztendlich sein Gesicht. Noch heute gilt die Verzahnung von biologischen und chemischen Themen als ein Alleinstellungsmerkmal des Instituts in der deutschen Forschungslandschaft.
Wirkstoff-Forschung Mitte der 70-er Jahre begannen die Chemiker des Instituts mit einer intensiven Suche nach pflanzlichen Naturstoffen, die als Leitstrukturen für die Entwicklung neue Medikamente dienen können. Dabei konzentrierte man sich auch auf exotische, im europäischen Raum kaum erforschte Pflanzen. Untersucht wurden vorrangig Pflanzen aus den Urwäldern Vietnams, die in der dortigen Volksmedizin gegen verschiedene Krankheiten verwendet werden. Zahlreiche Pflanzeninhaltsstoffe, darunter einige potentielle Wirkstoffe, konnten auf diesem Wege isoliert und strukturell aufgeklärt werden. Diese ethno-pharmakologischen Projekte unter Leitung von Günter Adam (1932-2019) wurden nach der Wende fortgeführt und bilden bis heute einen Schwerpunkt der Abteilung Natur- und Wirkstoffchemie. Seit 1972 wurden am Institut ganze Generationen an vietnamesischen Naturstoffchemikern ausgebildet. Viele von ihnen nehmen heute leitende Positionen an dortigen Forschungsinstituten ein.
Stressforschung Im Bereich der Stressforschung unter Leitung von Lutz Nover gelang der Beweis, dass Pflanzen auf Temperaturerhöhung mit der Bildung von klassischen Hitzeschockproteinen reagieren. Der Befund erregte internationales Interesse und wurde 1982 in Cell veröffentlicht. Er mündete später in die Chaperon-Theorie.
Hormonforschung Ausgehend von den Cytokininarbeiten erforschte man zu Beginn der 70-er Jahre unter Leitung von Benno Parthier genetische Regulationsmechanismen und Proteinstoffwechsel der Chloroplastenbiogenese. Am IBP wurde der Beweis für die Existenz eines plastidenspezifischen Genoms erbracht. Es konnte zudem gezeigt werden, dass eine Reihe der chloroplasteninternen Gene funktionell und aktiv sind. In den frühen 70-er Jahren forschte man an weiteren Phytohormonen, wie Gibberellinen, Abscisinsäure und Ethylen. Unter Leitung von Günter Adam erfolgte die Strukturaufklärung und Synthese einiger Vertreter der Gibberelline und ihrer Konjugate. Die Gibberelline waren damals als Halmstabilisatoren für die Landwirtschaft interessant. Da die geldgebenden Partner aus Landwirtschaft und Industrie nach der Wende wegfielen, wurden die Arbeiten auf diesem Gebiet zu Beginn der 90-er Jahre eingestellt und die Patente freigegeben.
Wendezeit und Neugründung unter Benno Parthier (1989-1997)
Professor Benno Parthier
Mit den Montagsdemonstrationen in Leipzig, Halle und vielen anderen Städten wurde im Herbst 1989 in der DDR die politische Wende eingeleitet. Nach der Emeritierung von Klaus Schreiber bestellte die Akademieleitung Klaus Müntz zum neuen Direktor des IBP. Seine Amtszeit wurde ein Jahr später offiziell abgelöst von Benno Parthier, der im Mai 1990 von der Belegschaft zum neuen Institutsdirektor gewählt worden war.
Laut Einigungsvertrag zwischen den beiden deutschen Staaten sollte die Akademie der Wissenschaften der DDR zum 31.12.1991 aufgelöst werden. Die Akademie-Institute, wie das IBP, hatten sich einer strengen Evaluierung durch den Wissenschaftsrat der BRD zu unterziehen. Danach wurde über das weitere Schicksal der knapp 70 Akademieinstitute entschieden: sie wurden entweder geschlossen, einer Universität angegliedert oder in eine der vier großen deutschen Wissenschaftsgemeinschaften aufgenommen.
Zum IBP gab der Wissenschaftsrat folgende Empfehlung: „Angesichts der hervorragenden Tradition in Halle auf dem Gebiet der Pflanzenwissenschaften….empfiehlt der Wissenschaftsrat die Gründung eines eigenständigen Forschungsinstituts…, das aufgrund seiner überregionalen Bedeutung und des gesamtstaatlichen wissenschaftspolitischen Interesses die Bedingungen für ein Blaue-Liste-Institut (heute Leibniz-Gemeinschaft) erfüllt.“
Demnach wurde das Institut für Biochemie der Pflanzen (IBP) der Akademie der Wissenschaften der DDR am 31.12.1991 geschlossen und am 01.01.1992 unter dem Namen Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) der Leibniz-Gemeinschaft neu gegründet. Lothar Franzen wurde 1993 zum Administrativen Leiter des Instituts bestellt. Als kontrollierende und beratende Organe wurden im Januar 1994 der Wissenschaftliche Beirat unter Vorsitz von Jozef Schell und der Stiftungsrat gegründet. Alle sieben Jahre sollten fortan die wissenschaftlichen und administrativen Bereiche des IPB durch den Wissenschaftsrat, später durch den Senat der Leibniz-Gemeinschaft evaluiert werden. Ab 1994 stand das organisatorische Gerüst des neu gegründeten Instituts: Künftig erfolgte die Forschung in den vier wissenschaftlichen Abteilungen Naturstoffchemie (Günter Adam), Hormonforschung (Benno Parthier), Sekundärstoffwechsel (Dieter Strack) und Stress- und Entwicklungsbiologie (Dierk Scheel). Benno Parthier leitete das IPB als Geschäftsführender Direktor bis 1997.
Als Leopoldina-Präsident und Mitglied der deutsch-deutschen Kommission des Wissenschaftsrates spielte Parthier in den 90-er Jahren eine wichtige Rolle als Vermittler zwischen Wissenschaft und Politik von Ost- und Westdeutschland. Für seine Verdienste bei der erfolgreichen Vereinigung zweier Wissenschaftssysteme erhielt er 1997 das Bundesverdienstkreuz und zahlreiche weitere Auszeichnungen.
Wissenschaft vor und nach der Wende: Pionierforschung an neuen Phytohormonen
Zu Beginn der 80-er Jahre entdeckte man zwei neue Substanzklassen, die man als neue Phytohormone diskutierte: die Brassinosteroide und die Jasmonate. Beide Hormonklassen wurden am IPB zeitnah und so erfolgreich bearbeitet, dass ihre Erforschung auch nach der Wende auf hohem Niveau fortgeführt wurde. Unter Leitung von Günter Adam erfolgten grundlegende Experimente zu den Brassinosteroiden, vor allem zur physiologischen Wirkung und zum Nachweis der ubiquitären Verbreitung der neu entdeckten Signalstoffe. Mit der Emeritierung von Günter Adam 1999 wurden die Arbeiten zu den Steroidhormonen eingestellt.
Die Erforschung der Jasmonate (JA) begann in den 80-er Jahren unter Leitung von Claus Wasternackund wird bis heute ununterbrochen fortgeführt. 1981 gelang am Institut erstmals die Isolation einer freien Jasmonsäure aus dem Pericarp unreifer Ackerbohnen. Mit einem am Institut entwickelten Radioimmunoassay wies man zunächst die Existenz des Hormons in verschiedenen Pflanzen nach. Zeitgleich klärten die Hallenser Wissenschaftler im Rahmen der klassischen Phytohormonexperimente zahlreiche physiologische Effekte des Jasmonats auf. Anfang der 90-er Jahre entdeckte man am IPB die ersten JA-induzierten Proteine (JIPs) und legte damit den Grundstein für die Aufklärung der molekularbiologischen Mechanismen der Jasmonatwirkungsweise. Die ubiquitäre Verbreitung der JIPs konnte am Institut nachgewiesen und zahlreiche Gene gefunden werden, die durch JA aktiviert werden. Mit der immunzytologischen Detektion der Hauptenzyme der JA-Biosynthese gelang am Institut die Lokalisierung der JA-Produktion innerhalb der Pflanzenzelle.
Zeitgleich entdeckte man am Institut und anderswo verschiedene JA-Konjugate, die jedoch wenig aktiv waren. Für das JA-Derivat 12-OH-JA konnte am IPB der Beweis erbracht werden, dass es eine Rolle bei der Beendigung des JA-Signalweges spielt. Zahlreiche weitere Erkenntnisse zu Crosstalk und Regulationsmuster der Phytohormone folgten. Bei der Entdeckung des aktiven Isoleucinkonjugats des Jasmonsäure im Jahre 2009 bewiesen die Hallenser Wissenschaftler, dass die Verbindung nur in der cis-Form aktiv ist. Nach Claus Wasternacks Emeritierung 2008 wurden die Forschungsarbeiten von Bettina Hause und - in einer eigenen Jasmonat-Gruppe - von Debora Gasperinifortgesetzt. Hier untersucht man u.a. die frühen Ereignisse des Signalweges sowie die Rolle der Phytohormone bei Trichombildung, Blütenentwicklung und Mykorrhizierung der Pflanze. Die am Institut erbrachten Erkenntnisse trugen stark zu einem grundlegenden Verständnis der Jasmonate bei. Bis zum heutigen Tag gilt das IPB als ein vielbeachtetes Zentrum der Jasmonatforschung.
Start in die Moderne: Neue Technologien und Plattformen (1998-2010)
Nach der Emeritierung von Benno Parthier wurde Dierk Scheelzunächst von 1998 bis 2004 und später von 2006 bis 2008 Geschäftsführender Direktor des Instituts. Parthiers Abteilung wurde ab 1999 von Toni Kutchan unter dem Namen Naturstoff-Biotechnologie weitergeführt. Von 2005 bis 2006 übernahm Toni Kutchan auch die Geschäftsführung, bevor sie 2006 einem Ruf nach Amerika folgte. Die Nachfolge von Günter Adam trat 2000 Ludger Wessjohann mit der Leitung der Abteilung Natur- und Wirkstoffchemiean. Die erste externe Evaluierung nach Neugründung verlief äußerst positiv für das IPB.
In seiner Stellungname vom Juli 1999 schreibt der Wissenschaftsrat: „Das IPB hat die nach der deutschen Einigung notwendige Umgestaltung sehr gut gemeistert. Herausragend ist die Kombination mit der Synthese- und Analysekompetenz, die für das Institut charakteristisch ist. Es gibt national und auch international nur wenige Einrichtungen, welche in der Kombination und Qualität der genannten Forschungsschwerpunkte mit dem IPB vergleichbar sind.“
Auch nach der folgenden Evaluierung im Sommer 2006 erhielt das Institut eine positive Empfehlung des Senats der Leibniz-Gemeinschaft für eine weitere siebenjährige Förderperiode innerhalb der Leibniz-Gemeinschaft. Die Hauptempfehlungen des Senats zur weiteren strategischen Entwicklung des Instituts betrafen die Einführung neuer Technologien, die Etablierung von unabhängigen Nachwuchsgruppen sowie eine stärkere Vernetzung der verschiedenen Expertisen am IPB. Das Institut entwarf daraufhin ein neues Forschungskonzept, das die stärkere Zusammenarbeit der wissenschaftlichen Abteilungen in vier vernetzten Schwerpunktthemen vorsah. In der praktischen Umsetzung sollte diese Vernetzung u.a. auf verschiedenen Technologie-Plattformenstattfinden. Die erste Plattform dieser Art wurde 2001 als Metabolomics-Plattform in der Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie ins Leben gerufen. 2002 etablierte Dierk Scheel zudem eine eigene Bioinformatikgruppe in seiner Abteilung. Die erste unabhängige Nachwuchsgruppe des IPB nahm 2007 unter Leitung von Marcel Quint ihre Forschungsarbeiten zum Thema Auxin-Signaltransduktion auf. Von 2008 bis 2010 übernahm Dieter Strack die Geschäftsführung des Instituts.
Unter dem Direktorat von Ludger Wessjohann gab es zunächst mehrere Neubesetzungen im Haus. Die Abteilung Naturstoff-Biotechnologie wurde unter Leitung von Steffen Abel als Abteilung Molekulare Signalverarbeitung thematisch neu ausgerichtet. 2010 übernahm Alain Tissier die Abteilung Sekundärstoffwechsel und benannte sie um in Stoffwechsel- und Zellbiologie Ab 2011 war Christiane Cyron administrative Leiterin des Instituts. Gemäß den Vorgaben der letzten Evaluierung wurden am Institut ab 2011 zwei weitere unabhängige Nachwuchsgruppen unter Leitung von Nico Dissmeyer und Marco Trujillo sowie zwei weitere Plattformen zur abteilungsübergreifenden Nutzung der IPB-Expertisen etabliert: eine für Zellbiologie unter Leitung von Bettina Hauseund eine für Proteomanalytik, von Wolfgang Hoehenwarter geleitet. Entsprechend positiv wurde das IPB 2013 mit maximaler Förderempfehlung für die kommenden sieben Jahre evaluiert. Zur Erhöhung der internationalen Sichtbarkeit organisiert das Institut seit 2015 das Leibniz Plant Biochemistry Symposium. Das Format soll sich künftig als führende Kurztagung auf dem Gebiet der Pflanzenbiochemie etablieren.
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