LEIBNIZ-INSTITUT FÜR PFLANZENBIOCHEMIE

JAHRESBERICHT 2005

Weinberg 306120 Halle (Saale)

Tel.: (03 45) 55 82 11 10Fax: (03 45) 55 82 11 09

www.ipb-halle.de

Vorstellung und Entwicklung des Instituts

Organe des InstitutsDirektorium, Stiftungsrat,Wissenschaftlicher Beirat,Wissenschaftlicher Institutsrat,Mitarbeiter in speziellen Funktionen, Personalrat

10 Organigramm

11 Abteilung Naturstoff-BiotechnologieLeiterin: Professor Toni M. Kutchan

12 AG AlkaloidbiosyntheseLeiterin:Toni M. Kutchan

13 AG Schlafmohn-BiotechnologieLeiterin: Susanne Frick

14 AG Jasmonat-WirkungsweiseLeiter: Claus Wasternack & Otto Miersch

15 AG Papaver GenexpressionsanalyseLeiter: Jörg Ziegler

16 Publikationen der Abteilung Naturstoff -Biotechnologie

18 Abteilung Natur- und WirkstoffchemieLeiter: Professor Ludger Wessjohann

19 AG Synthese & MethodenentwicklungLeiter: Ludger Wessjohann & Bernhard Westermann

20 AG IsoprenoideLeiter: Ludger Wessjohann

21 AG Pflanzen- und Pilzinhaltsstoffe / MikroanalytikLeiter: Norbert Arnold & Jürgen Schmidt

22 AG Strukturanalytik & ComputerchemieLeiter: Wolfgang Brandt & Andrea Porzel

23 Publikationen der Abteilung Natur- und Wirkstoffchemie

25 Abteilung Stress- und EntwicklungsbiologieLeiter: Professor Dierk Scheel

26 AG Molekulare Kommunikation in Pflanze-Pathogen-InteraktionenLeiter:Wolfgang Knogge

27 AG Zelluläre SignaltransduktionLeiter: Dierk Scheel & Justin Lee

Inhaltsverzeichnis

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AG Induzierte PathogenabwehrLeiter: Dierk Scheel & Sabine Rosahl

AG MetallhomöostaseLeiter: Stephan Clemens

AG Bioinformatik & MassenspektrometrieLeiter: Steffen Neumann

Metabolite Profiling in Arabidopsis und Nutzpflanzen, GABILeiter: Stephan Clemens & Dierk Scheel

Publikationen der Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie

Abteilung SekundärstoffwechselLeiter: Professor Dieter Strack

AG PhenylpropanstoffwechselLeiter: Dieter Strack & Carsten Milkowski

AG Molekulare Physiologie der MykorrhizaLeiter: Michael H.Walter

AG Zellbiologie der MykorrhizaLeiterin: Bettina Hause

AG Metabolite Profiling & EnzymbiochemieLeiter:Willibald Schliemann

Publikationen der Abteilung Sekundärstoffwechsel

Abteilung Administration, Zentrale Dienste & TechnikLeiter: Lothar Franzen

Mitarbeiter der AbteilungStellenplan

Haushalts- und DrittmittelDrittmitteleinsatz

FinanzierungsübersichtMitwirkung des IPB an nationalen und internationalen Forschungsnetzwerken

GastwissenschaftlerSeminare und Kolloquien 2005

Presse- und ÖffentlichkeitsarbeitLeiterin: Sylvia Pieplow

Medienpräsenz des IPB

Anfahrt und Impressum

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Vorstellung und Entwicklung des Instituts

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Vorstellung des InstitutsDas Institut für Pflanzenbiochemie in Halle (Saale) wurde am 01. 01.1992 als außeruniver-sitäres Forschungsinstitut der so genannten Blauen Liste gegründet. Aus dem Zusammen-schluss der Blaue-Liste-Institute entstand 1995 die Wissenschaftsgemeinschaft Blaue Liste(WBL), die sich im Oktober 1997 in Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz(WGL) umbenannt und umorganisiert hat. Das IPB gehört zur Sektion Lebenswissenschaf-ten der WGL. Das Vorgängerinstitut wurde am 01. 01. 1958 von Prof. Dr. Dr. h.c. mult. KurtMothes im Auftrag der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin als Arbeits-stelle für Biochemie der Pflanzen gegründet.

Das IPB besteht aus vier wissenschaftlichen Abteilungen und der Abteilung Adminis-tration, Zentrale Dienste und Technik, in denen 92 Mitarbeiter aus Haushaltsmitteln undweitere 46 über Drittmittelfinanzierung beschäftigt wurden. Das Forschungsprofil des In-stituts weist unverwechselbare Züge in der deutschen Wissenschaftslandschaft auf. ImMittelpunkt der Forschungsaktivitäten steht die umfassende Analyse pflanzlicher und pilz-licher Naturstoffe, die Untersuchung der Wechselwirkung von Pflanzen mit Pathogenen,Symbionten und abiotischen Stressoren und das Studium molekularer Interaktionen alsTeil komplexer biologischer Prozesse. Dabei wird eine exzellente Grundlagenforschungals unabdingbare Basis für anwendungsorientierte Forschungsprojekte betrachtet.

Forschungsprofil des IPB Vier thematisch, methodisch und organisatorisch vernetzte Schwerpunkte bilden dieGrundlage des Forschungskonzepts des Instituts für Pflanzenbiochemie: pflanzliche Natur-stoffe, molekulare Interaktionen, Informatik und Metabolic Engineering.

Die große Vielfalt pflanzlicher Organismen findet einen Ausdruck in der enormen Di-versität ihrer Naturstoffe. Diese erhält eine zusätzliche Dimension durch die Veränderungdes Musters der Naturstoffe im Laufe der pflanzlichen Entwicklung sowie während derAnpassung an Umwelt- und Standortbedingungen. Die Kenntnis von Struktur und Funk-tion der Naturstoffe ist Voraussetzung für das Verständnis pflanzlicher Diversität sowievon Entwicklungs- und Adaptationsprozessen und eröffnet neue Ressourcen für eine in-novative Nutzung in Pflanzenproduktion, Pflanzenschutz, Biotechnologie und Wirkstoff-entwicklung. Mit der fortschreitenden Aufklärung von Genomsequenzen und der zuneh-menden Zahl bekannter Transkriptsequenzen (expressed sequence tags) erhalten diese Er-kenntnisse eine fundamentale Bedeutung bei der funktionalen Genomanalyse.

Die umfassende Analyse pflanzlicher und pilzlicher Naturstoffe ist ein Schwerpunkt imForschungskonzept des Instituts für Pflanzenbiochemie. Die Strukturaufklärung, Syntheseund Derivatisierung der Naturstoffe liefert einen wichtigen Beitrag zur Aufklärung ihrerFunktion und zur Erhöhung ihrer Diversität. Dies bildet die Grundlage zur Untersuchungihrer Biosynthese und der Entdeckung neuer Wirkstoffe. Zur qualitativen und quantitati-ven Erfassung von Naturstoffen im biologischen Material werden analytische Verfahrenentwickelt. Die Identifizierung und Isolierung von Enzymen erlaubt den Zugang zu denentsprechenden Genen und damit zum Studium der Regulation der Biosynthesewege und

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der Organisation ihrer Komponenten. Der Einsatz von Mutanten und transgenen Pflanzenermöglicht die Analyse der biologischen Funktion und die Erzeugung von Pflanzen mit ver-ändertem Naturstoffprofil.

Molekulare Interaktionen bilden die Grundlage aller zellulären Funktionen. Ihre interdis-ziplinäre Analyse ist deshalb von zentraler Bedeutung im Forschungskonzept des Institutsfür Pflanzenbiochemie. Die optimale Adaptation von Pflanzen an die jeweiligen Umwelt-und Standortbedingungen beruht auf rezeptorvermittelter Perzeption biotischer undabiotischer Umweltparameter. Über zelluläre und systemische Signaltransduktions-Netz-werke werden die Eingangssignale evaluiert, abgeglichen und mittels veränderter Gen-expressionsmuster in entsprechende physiologische Reaktionen umgewandelt. Rezep-tor/Ligand-, Enzym/Ligand- und Protein/Protein-Interaktionen bilden die molekulareGrundlage für diese Prozesse und deren Anwendung in der Wirkstoffforschung. Unterdiesem Aspekt werden die Mechanismen interorganismischer Kommunikation zwischenPflanzen und Symbionten sowie Pathogenen untersucht und die Organisation von Bio-synthesewegen und Signaltransduktionsketten analysiert. Die chemische Struktur mitein-ander in Wechselwirkung tretender Moleküle soll durch gentechnische Verfahren, gerich-tete Evolution und chemische Derivatisierung modifiziert werden, so dass die Effekte derVeränderung an geeigneten Modellen oder in Screeningverfahren untersucht werden kön-nen und schließlich Moleküle mit den gewünschten Eigenschaften (z.B.Wirkstoffe, Signal-substanzen, Enzyme) selektiert werden. Die Grundlage dafür bildet die Entwicklung neuerSynthese- und Selektionsprozesse sowie geeigneter Assay- und Analytikverfahren unter-stützt durch die Visualisierung der Wechselwirkung mittels Modelling.

Die Speicherung,Auswertung und Verknüpfung der in den beiden Schwerpunkten Natur-stoffe und molekulare Interaktionen generierten Daten ist nur mittels Bio- und Chemo-informatik möglich. Insbesondere die im Hochdurchsatzverfahren betriebenen Metabo-lom- und Proteomanalysen und die kombinatorischen Bibliotheken erfordern dringenddie Entwicklung neuer Methoden der Datenauswertung, -verarbeitung und -verknüpfung.Am Institut für Pflanzenbiochemie wird deshalb eine Nachwuchsgruppe Bioinformatiketabliert, die sich im Wesentlichen dieser Problematik widmen wird. Zusammen mit derim Aufbau befindlichen Gruppe Chemoinformatik und Modelling entsteht damit ein neuerForschungsschwerpunkt Informatik.

Die im Rahmen der Grundlagenforschung der drei Schwerpunkte Naturstoffe, molekula-re Interaktionen und Informatik gewonnenen Ergebnisse und Materialien werden im For-schungsschwerpunkt Metabolic Engineering zur Erzeugung von Modellpflanzen eingesetzt,die in verschiedensten Anwendungsbereichen von Nutzen sein könnten. Aufgrund derthematischen Orientierung der Forschung wird es sich dabei um Designerpflanzen mitverändertem Naturstoffprofil, neuen gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffen oder verbes-serter Anpassung an bestimmte Standorte und Umweltsituationen handeln. SolchePflanzen dürften für die nachhaltige Produktion wertvoller Substanzen und Biokatalysa-toren, als biologische Testsysteme und für die Züchtung von Bedeutung sein.

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Vorstellung und Entwicklung des Instituts

In vier Abteilungen mit unterschiedlicher, sich ideal ergänzender fachlicher Ausrichtungund apparativer Ausstattung ergeben sich im Institut für Pflanzenbiochemie hervorra-gende Voraussetzungen, diese Schwerpunkte im Rahmen einer multidisziplinären For-schungsstrategie mit chemischen, physiologischen, zellbiologischen, biochemischen, mole-kularbiologischen und genetischen Methoden zu bearbeiten. Die Analyse solch zentralerThemen der modernen Pflanzenbiologie und -chemie mit dieser methodischen Vielfalt er-möglicht die Aufklärung komplexer Zusammenhänge der pflanzlichen Entwicklung und Di-versität, die mit fachspezifisch begrenzter Betrachtungsweise nicht erhalten werden kön-nen. Die Übertragung der Ergebnisse in anwendungsorientierte Zusammenhänge machtsie zudem einer ökologisch verträglichen biotechnologischen Nutzung zugänglich.

Wissenschaft im BerichtsjahrZu den wissenschaftlichen Höhepunkten des Berichtsjahres, die traditionell in einemHighlights Flyer verständlich dargestellt werden, gehörte in der Abteilung Naturstoff-Bio-technologie der Nachweis, dass die koordiniert regulierte Synthese der Alkaloide desSchlafmohns in unterschiedlichen Zelltypen stattfindet. Diese räumliche Trennung vonBiosyntheseschritten erfordert den interzellulären Transport von Zwischenproduktenund einen definierten Differenzierungszustand der beteiligten Zellen.

Die Arbeitsgruppe Isoprenoide der Abteilung Natur- und Wirkstoffchemie entwickelte eininzwischen patentiertes Verfahren, das erlaubt, 8-Prenylnaringenin aus dem verfügbarenHopfenprodukt Xanthohumol zu isolieren. Dieser Hopfeninhaltsstoff, der auch im Bier zufinden ist, ist das stärkste Phytoestrogen und hat ein interessantes pharmakologisches Profil.

Auf der Suche nach neuen Elementen der Signaltransduktionsketten, die bei der pflanz-lichen Abwehr von Bedeutung sind, wurden in der Arbeitsgruppe Zelluläre Signaltransduk-tion der Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie erstmals im pflanzlichen Forschungs-bereich erfolgreich Proteinarrays eingesetzt. Diese enthielten 1700 Arabidopsis-Proteine,mit denen Proteinkinase -Reaktionen durchgeführt wurden, um Substrate für diese En-zyme zu identifizieren.

Die Arbeitsgruppe Zellbiologie der Mykorrhiza der Abteilung Sekundärstoffwechsel unter-sucht die Funktion zellulärer Organellen bei der Etablierung der Symbiose zwischen Pflan-zen und arbuskulären Mykorrhizapilzen. Die Ergebnisse zeigten, dass es während dieserinterorganismischen Wechselwirkung zu einer dramatischen Vermehrung der Plastidenkommt. Das ist verbunden mit der Biosynthese von Fettsäuren, Aminosäuren und Caro-tinoidabkömmlingen, deren Funktion noch aufgeklärt werden muss.

Wissenschaftler des IPB haben in einer Vielzahl von nationalen und internationalenForschungsnetzwerken mitgewirkt und sind in Kooperation mit der Martin-Luther-Uni-versität am SFB 648 Molekulare Mechanismen der Informationsverarbeitung in Pflanzen, amExzellenznetzwerk Strukturen und Mechanismen der biologischen Informationsverarbeitungund an mehreren Graduiertenprogrammen beteiligt.

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Im Berichtsjahr standen mit 1.840.859 Euro deutlich mehr Drittmittel zur Verfügung alsim Vorjahr (1.529.450 Euro), wobei die über Graduiertenprogramme eingeworbenen Mit-tel darin nicht enthalten sind, da diese über die Universität verwaltet werden. Die Dritt-mittel stammten vorwiegend von der DFG, dem BMBF, der Europäischen Kommissionund aus Industriekooperationen. Das IPB beteiligt sich an der China-Initiative der Leibniz-Gemeinschaft und ist an einem Leibniz-Projekt des Pakts für Forschung und Innovationbeteiligt.

Auch im vergangenen Jahr kam aus dem Institut eine kontinuierlich hohe Anzahl von Pu-blikationen (2004, 58 Originalpublikationen; 2005, 66) in guten bis sehr guten Fach-journalen, darunter Science, Proceedings of the National Academy of Science USA, Journal ofBiological Chemistry, Journal of Organic Chemistry und Molecular and Cellular Proteomics.

Die Zusammenarbeit zwischen dem IPB und der Martin-Luther-Universität ist neben dererwähnten Beteiligung an SFB, Exzellenznetzwerk und Graduiertenprogramm durch diegemeinsamen Berufungen der vier Abteilungsleiter und über vielfältige Mitwirkung vonWissenschaftlern des IPB an der Lehre der Fachbereiche Biologie, Chemie, Bioche-mie/Biotechnologie und Pharmazie gegeben.

Ein Höhepunkt der wissenschaftlichen Kommunikation im IPB war wieder die zweitägigeInstitutstagung, die im September in der Leucorea in Wittenberg stattfand. Darüber hinausgibt es wöchentliche Gastvorträge, die zum Teil gemeinsam mit dem SFB 648 oder demGDCh-Ortsverband veranstaltet werden, wöchentliche Literaturseminare als Teil derDoktorandenausbildung und Abteilungsseminare. Der diesjährige Kurt-Mothes-Dokto-randen-Workshop wurde im Oktober vom IPB als Gastgeber ausgerichtet. Dieser Work-shop bietet jährlich Doktoranden aus ganz Deutschland, die auf dem Gebiet des Sekun-därstoffwechsels arbeiten, die Gelegenheit, ihre Arbeit zu präsentieren.

Mit der Inbetriebnahme der zweiten Ausbaustufe des Gewächshausbereiches im Frühjahrwurden die Bedingungen zur Anzucht von Pflanzen für wissenschaftliche Zwecke erheb-lich verbessert. Die kompartimentierten, getrennt klimatisierten und mit Außenbeschat-tung versehenen Gewächshäuser gewährleisten konstante Anzuchtbedingungen über dengesamten Jahresverlauf. Im Herbst wurde mit dem Neubau eines Werkstatt- und Gara-genkomplexes sowie eines Laborgebäudes begonnen. Letzteres soll zwei Nachwuchs-gruppen und die zurzeit in angemieteten Räumlichkeiten untergebrachte ArbeitsgruppeBioinformatik und Massenspektrometrie beherbergen.

Insgesamt blickt das IPB auf ein erfolgreiches wissenschaftlich produktives Jahr zurück, indem die an sich schon guten Forschungsmöglichkeiten weiter verbessert werden konnten.

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Prof.Wilhelm BolandVorsitzenderMax-Planck-Institut für Chemische Ökologie, Jena

Prof. Alfons GierlStellvertretender VorsitzenderTechnische Universität MünchenLehrstuhl für Genetik

Prof. Raoul J. BinoUniversität Wageningen, NiederlandeLabor für Pflanzenphysiologie

Prof.Thomas BollerUniversität BaselBotanisches Institut

Prof. Horst KunzUniversität MainzInstitut für Organische Chemie

Prof. Birger Lindberg MØllerUniversität Kopenhagen, DänemarkLehrstuhl für Biologie der Pflanzen

PD Günter Strittmatter Kleinwanzlebener Saatzucht AG, Einbeck

Prof. Lutz F.TietzeUniversität GöttingenInstitut für Organische Chemie

Prof. Lothar WillmitzerMax-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie Potsdam-Golm

Prof. Ulrich WobusInstitut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung, Gatersleben

Direktorium, Stiftungsrat,Wissenschaftlicher Beirat

Direktorium

Stiftungsrat

Wissenschaftlicher Beirat

Prof.Toni M. KutchanGeschäftsführende Direktorin bis 18.11.2005Leiterin der Abteilung Naturstoff-Biotechnologie

Prof. Dierk ScheelGeschäftsführender Direktor ab 19.11.2005Leiter der Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie

Lothar FranzenLeiter der Abteilung Administration, Zentrale Dienste und Technik

Prof. Dieter Strack Leiter der Abteilung Sekundärstoffwechsel

Prof. Ludger Wessjohann Leiter der Abteilung Natur- und Wirkstoffchemie

MinisterialratThomas Reitmann

Vorsitzender des StiftungsratesKultusministerium des Landes Sachsen - Anhalt

Ministerialrat Dr. Jürgen Roemer - Mähler

Stellvertretender VorsitzenderBundesministerium für Bildung und Forschung

Prof.Wilhelm BolandVorsitzender des Wissenschaftlichen BeiratesMax-Planck-Institut für Chemische Ökologie, Jena

Prof. Alfons GierlTechnische Universität MünchenStellvertretender Vorsitzender des Wissenschaftlichen Beirates

Prof. Reinhard NeubertProrektor für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchsder Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Prof. Jörg Stetter Bayer AG Leverkusen

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Wissenschaftlicher Institutsrat,Mitarbeiter in speziellen Funktionen, Personalrat

Wissenschaftlicher Institutsrat

Mitarbeiter in speziellen Funktionen

Personalrat

Dr. Bettina HauseOmbudsperson zur Sicherung GuterWissenschaftlicher Praxis

Dr. Gabriele Herrmann Schwerbehindertenbeauftragte

Hans-Günter König Energie

Dr. Robert Kramell, Strahlenschutz

Kerstin Manke Gleichstellungsbeauftragte

Sylvia Pieplow Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Dr. Sabine Rosahl Biologische Sicherheit

Prof. Dierk Scheel,Prof. Claus Wasternack

Projektleiter nach dem Gentechnikgesetz

Dr.Willibald Schliemannn Datenschutz

Dr. Hans-Jürgen SteudteSicherheitsingenieurEberhard Warkus

Arbeitssicherheit

Andrea Piskol Vorsitzende

Peter Schneider Stellvertretender Vorsitzender

Martina AllstädtSusanne BerlinMartina LerbsDr.Thomas VogtAngelika Weinel

Weitere Mitglieder

Der Wissenschaftliche Institutsrat setzt sich aus allen Arbeitsgruppenleitern des Instituteszusammen. Der Sprecher des Wissenschaftlichen Institutsrates ist Herr PD Stephan Clemens.

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Organigramm

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AbteilungNaturstoff -BiotechnologieProf.Toni M. Kutchan

AbteilungNatur- undWirkstoffchemieProf. Ludger Wessjohann

AbteilungStress- undEntwicklungsbiologieProf. Dierk Scheel

AbteilungSekundärstoffwechselProf. Dieter Strack

AbteilungAdministration,Zentrale Dienste,TechnikLothar Franzen

AlkaloidbiosyntheseToni M. Kutchan

Pflanzen- und Pilzin-haltsstoffe/ MicroanalytikNorbert Arnold & Jürgen Schmidt

Strukturanalytik &ComputerchemieWolfgang Brandt & Andrea Porzel

Molekulare Kommuni-kation in Pflanze-Patho-gen-InteraktionenWolfgang Knogge

Phenyl-propanstoffwechsel Dieter Strack & Carsten Milkowski

HaushaltPersonalangelegenheitenAllgemeine Verwaltung

BibliothekChemikalienlagerGrafikFotografie

Gebäude undLiegenschaftenGeräte und ElektrotechnikGärtnerei

Molekulare Physiologieder MykorrhizaMichael H.Walter

Zellbiologieder MykorrhizaBettina Hause

Metabolite Profiling &EnzymbiochemieWillibald Schliemann

ZelluläreSignaltransduktionDierk Scheel & Justin Lee

Induzierte PathogenabwehrDierk Scheel & Sabine Rosahl

MetallhomöostaseStephan Clemens

Bioinformatik &MassenspektrometrieSteffen Neumann

IsoprenoideLudger Wessjohann

Synthese &MethodenentwicklungLudger Wessjohann &Bernhard Westermann

Schlafmohn-BiotechnologieSusanne Frick

Jasmonat-WirkungsweiseClaus Wasternack & Otto Miersch

PapaverGenexpressionsanalyseJörg Ziegler

Metabolite Profilingin Arabidopsis und Nutzpflanzen (Teil des deutschen Pflanzengenomprojektes, GABI)Stephan Clemens, Dierk Scheel, Jürgen Schmidt &Ludger Wessjohann

STIFTUNGSRAT

Ministerialrat Thomas Reitmann Vorsitzender

Ministerialrat Dr. Jürgen Roemer-MählerStellvertretender Vorsitzender

WISSENSCHAFTLICHER BEIRAT

Prof. Wilhelm BolandVorsitzender bis 18.11. 2005

Prof. Alfons GierlStellvertretender Vorsitzender

DIREKTORIUM

Prof.Toni M. Kutchan Geschäftsführende Direktorin bis18.11.2005

Prof. Dierk ScheelGeschäftsführender Direktor ab 19.11.2005

Lothar Franzen Administrativer Leiter

Prof. Dieter StrackProf. Ludger Wessjohann

PRESSE- UNDÖFFENTLICHKEITSARBEIT

Sylvia PieplowAssistentin der Geschäftsleitung

Abteilung Naturstoff-BiotechnologieLeiterin: Professor Toni M. KutchanSekretärin: Christine Dietel

Die Abteilung Naturstoff-Biotechnologie beschäftigt sich mit der Bildung undFunktion pflanzlicher Naturstoffe auf molekulargenetischer Ebene. Unsere

Forschung konzentriert sich auf das Verstehen der Biosynthese ausgesuchterNaturstoffe und die Erweiterung dieses Wissens mit gentechnischen Methoden.Die Regulation dieser Stoffwechselwege auf genetischer und Enzymebene istkomplex. Bei unseren Versuchen der systematischen Suppression und Überex-pression bestimmter Gene hat sich gezeigt, dass es noch viel über natürlicheMetabolitengehalte und Quervernetzungen einzelner Stoffwechselwege zu lernengibt. Auch heute bleibt die gezielte Veränderung des pflanzlichen Metabolismuseine Gleichung mit vielen Unbekannten. Die Störung der Zellphysiologie kannsich in unberechenbarer Art und Weise auf das fein balancierte Gleichgewichtsowie die intra- und interzelluläre Verteilung der einzelnen Metaboliten auswir-ken. Ein anderer wichtiger Aspekt unserer Forschung ist die Entwicklung effizien-ter Transformations- und Regenerationsmethoden für Pflanzenfamilien außerhalbder Brassicaceae und Solanaceae, so dass biotechnologische Methoden inZukunft auf eine Vielzahl von Pflanzenfamilien angewendet werden können.

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Aufgrund ähnlicher Katalysemechanismen pos-tulieren wir, dass das erste Enzym der Ipecac-biosynthese eng mit der Strictosidinsynthaseverwandt ist. Die Strictosidinsynthase katalysiertdie Pictet-Spengler-Kondensation des biogenenAmins Tryptamin und des Iridoids Secologanin.Das erste Enzym der Emetinbiosynthese kon-densiert Dopamin und Secologanin zu dem alka-loiden Glucosid Deacetylipecosid. Unser Zielwar es, die cDNA der Ipecacbiosynthese überHomologie zur Strictosidinsynthase aus denMonoterpenoidindolalkohol produzierenden Ar-ten Rauwolfia serpentina und Catharantus roseuszu identifizieren.

Dafür wurden durch Modifikationen der Hor-monkomponenten des Kulturmediums aus wur-zellosen Psychotria ipecacuanha in vitro - Pflänz-chen Wurzelkulturen entwickelt. Mit HPLC-MSAnalysen der extrahierten Gewebe konnte ge-zeigt werden, dass die Emetinproduktion in denWurzelkulturen etwa zehn Prozent der Mengedes in den Blättern gebildeten Emetins erreicht.Zur Sequenzierung wurde eine cDNA-Biblio-thek aus ausgewählten Wurzelkulturen erstellt.

Obwohl die photosynthetisch nicht aktivenWurzelkulturen weniger Alkaloide enthalten alsdie Blätter, sollten sie mit Transkripten der Alka-loidbiosynthese angereichert sein. Durch einenSequenzvergleich der erhaltenen EST–Sequen-zen mit denen der GenBank konnte eine cDNAmit Homologie zum Striptosidinsynthasegen str1aus Rauwolfia serpentina identifiziert werden. Aufdiesem Weg fanden wir noch weitere cDNAsmit großer Ähnlichkeit zu Rauwolfia-Glucosida-sen, die an der Biosynthese der Monoterpenoid-indolalkaloide beteiligt sind. Mit Hilfe von RT-PCR wurden aus den Ipecac-Homologen Volllän-genklone hergestellt. Zurzeit arbeiten wir anden Konditionen einer funktionalen heterologenExpression der Klone in E. coli. Das Strictosidin-synthase-ähnliche Enzym wird dann mit denSubstratkombinationen Secologamin/Dopaminund Tryptamin/Dopamin auf seine Aktivität ge-testet. Für den Test der rekombinanten Gluco-sidase stehen uns eine Reihe von Alkaloidglu-cosiden als Substrate zur Verfügung. Nach positi-ven Testergebnissen werden wir die kinetischensteady state -Parameter der analysierten Enzymebestimmen.

AG AlkaloidbiosyntheseLeiterin:Toni M. Kutchan

Mit mehr als 1800 strukturell stark divergierenden Verbindungen sind die Monoter-penoidindolalkoloide eine fruchtbare Quelle an physiologisch aktiven Substanzen. Inder traditionellen Medizin Indiens wurden Monoterpenoidindolalkoloid produzieren-de Pflanzen, wie zum Beispiel Rauwolfia serpentina, bereits vor mehr als 3000 Jahrengenutzt. Heute werden einige pharmazeutische Substanzen, wie die Tumorwachs-tumshemmer Vinblastin und Vincristin sowie die Blutdruck senkenden Mittel Aj-malicin und Ajmalin aus Indolalkaloid produzierenden Pflanzen gewonnen. Das alka-loide Glucosid Strictosidin wurde als biosynthetischer Precursor der Monoterpenoid-indolalkaloide identifiziert. Die Bildung des Strictosidins wird von der Strictosidin-synthase katalysiert. Diese Synthase und deren cDNA gehören zu den ersten isolier-ten Enzymen bzw. Genen der Indolalkaloidbiosynthese (Kutchan, T.M., Hampp, N.,Lottspeich, F., Beyreuther, K. and Zenk, M.H. The cDNA clone for strictosidine syn-thase from Rauwolfia serpentina: DNA sequence determination and expression inEscherichia coli. FEBS Lett. 237, 40-44, 1988). Die Ipecac-Alkaloide, wie das Emetin,sind biosynthetisch eng verwandt mit den Monoterpenoidindolalkaloiden. Emitinwird vorrangig als Anti-Amöben- aber auch als Brechmittel eingesetzt. Es stammtaus Psychotria epicacuanha, einer Wildpflanze, die in Süd- und Zentralamerika behei-matet ist. Eine subkutane Injektion des Alkaloids bewirkt eine schnelle Heilung derAmöbenruhr, während eine orale Applikation die Brechreiz auslösenden Eigenschaf-ten des Medikaments fördert. Die Entwicklung erneuerbarer Ressourcen für Emetin,ohne die natürlichen Bestände der Wildpflanzen zu dezimieren, ist ein langfristigesZiel unseres Projektes.

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Mitarbeiter

Domenika ArndtTechnische Assistentin

Christian BöttcherTechnischer Assistent

Maria Luisa Diaz ChavezDoktorandin

Verona DietlTechnische Assistentin

Nadja GrobeDiplomandin

Nils GünnewichDoktorand

Gabriele HerrmannWissenschaftliche Mitarbeiterin

Aphacha JindaprasertDoktorandin

Robert KramellWissenschaftlicher Mitarbeiter

Tobias KurzDoktorand

Alfonso LaraDoktorand

Christin RichterDoktorandin

Khaled SabarnaDoktorand

Karin SpringobPostdoktorandin

Marco SteenTechnischer Assistent

Annika WirthDiplomandin

Um das Alkaloidprofil von Schlafmohn zu ver-ändern, haben wir verschiedene cDNAs ausPapaver somniferum L. mit Hilfe von Agrobak-terien als sense-, antisense- oder RNAinterfe-rence-Konstrukte in Explants transformiert.Diese cDNAs kodieren für Enzyme aus derRetikulin-, Morphin- und Sanguinarinbiosynthe-se. Nach der Regeneration von Pflanzen wer-den die Alkaloide in Milchsaft, Blättern undWurzeln mittels HPLC und LC-MS qualitativund quantitativ verifiziert. Anschließend wirddie Vererbbarkeit des ermittelten Alkaloid-profils überprüft.

Die Überexpression der cDNA der (S)-N-Me-thylcoclaurin-3’-Hydroxylase (cyp80b3) inMohn führte zu einem bis zu 450 prozentigenAnstieg der Gesamtalkaloidkonzentration imLatex. Dieser Anstieg erfolgte entweder ohneeine Veränderung der einzelnen Alkaloidrelatio-nen zueinander oder zusammen mit einer Er-höhung der Morphinkonzentration. Die Ex-pression der antisense -cyp80b3 cDNA hatteeine bis zu 84 prozentige Reduktion der Ge-samtalkaloidkonzentration im Latex zur Folge.Die Erhöhung bzw. Verringerung der Alkaloid-konzentration war in diesen Zelllinien bis in dieF3-Generation nachweisbar. Die Transkriptionvon cyp80b3 in den transgenen Pflanzen wurdedurch eine Multiplex RT-PCR mit 18S rRNA als

endogenem Standard bestimmt. Pflanzen, diecyp80b3 überexprimierten, zeigten ein im Ver-gleich zum Wildtypen erhöhtes Verhältnis voncyp80b3:18S rRNA. In antisense-cyp80b3 Pflan-zen war das Verhältnis cyp80b3:18S rRNA re-duziert. Mit Hilfe von Southern Blot Analysenkonnte gezeigt werden, dass in sense-cyp80b3Pflanzen fünf bis sechs Kopien und in antisense-cyp80b3 Pflanzen drei bis fünf Kopien der T-DNA ins Genom der Pflanzen integriert wurde.

Parallel wurde mit ersten Kreuzungsexperimen-ten begonnen. Die Kreuzungen der transgenenLinien cyp80b3-sense und cpr-sense produziertenalle vier möglichen Genotypen: Wildtypen, cpr-transgene, cyp80b3-transgene sowie cpr- undcyp80b3-”doppelt transgene“ Pflanzen. DurchSouthern Blot Analysen wurde auch hier die Ko-pienzahl der integrierten Gene ermittelt: Dem-nach hatten die “doppelt-transgenen” Pflanzenfünf bis sechs Genkopien von cyp80b3 und eineGenkopie der cpr-sense Elternzelllinie geerbt.Die Genexpression in den Kreuzungen wurdemit quantitativer RT-PCR ermittelt. In den “dop-pelt-transgenen“ Pflanzen war der mRNA-Levelebenso wie in den Elternpflanzen erhöht. In vierder zwölf analysierten Kreuzungen konnten er-höhte bzw. reduzierte Alkaloidkonzentrationengemessen werden.

AG Schlafmohn-BiotechnologieLeiterin: Susanne Frick

Der Schlafmohn (Papaver somniferum L.) ist eine der ältesten kultivierten Arznei-pflanzen und enthält über 80 verschiedene Tetrahydrobenzylisochinolin-Alkaloide.Viele Schlafmohn-Alkaloide sind von medizinischer Relevanz. Zu diesen zählen dasanalgetisch und narkotisch wirksame Morphin, das Antitussivum Codein, das Anti-tumormittel Noscapin und das antimikrobiell wirksame Sanguinarin. Nach der Ent-wicklung eines Transformationssystems wollen wir die Regulation und ökologischeFunktion der Alkaloide in Schlafmohn aufklären. Für die Pharmaindustrie versuchenwir durch Metabolic Engineering den Gehalt an therapeutisch wichtigen Alkaloidengezielt zu steigern. Alkaloidfreie Mohnsorten können von der Nahrungsmittelindus-trie zur Produktion von Mohnsamenöl verwendet werden.

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Mitarbeiter

Kathleen BräuerTechnische Assistentin

Stefanie HaaseDoktorandin

Elke HillertTechnische Assistentin

Katja KempeDoktorandin

Heike RieglerDiplomandin

Die Rolle der Jasmonate (JA) und ihrer Bio-synthese für die Abwehrreaktion der Tomateauf Verwundung - ein Problem mit modellhaf-tem Charakter für die Prozesse bei Insekten-fraß - wurde in transgenen Tomatenpflanzen undMutanten untersucht. Mit Beendigung des Pro-jektes im SFB 363 wurden die Arbeiten zurAmplifikation in der Wundsignaltransduktionabgeschlossen. Daten zu Jasmonatgehalten, Pro-motoraktivitäten und Expression von JA-Bio-synthesegenen und JA-responsiven Genen beilokaler und systemischer Reaktion stützen dasKonzept, dass Jasmonat ein systemisches Signalin der Wundantwort der Tomate ist.

Untersuchungen zur Rolle der Jasmonate undihrer Vorstufen, den Oxylipinen, in der Toma-tenblüte wurden fortgesetzt und ergaben inter-essante Aussagen zur organspezifischen Akti-vität von JA-Biosynthesegenen und JA-respon-siven Genen. 12-Hydroxyjasmonsäure wurdeursprünglich als Knollen-Bildungsfaktor mit ei-nem auf Solanaceen beschränkten Vorkommenbeschrieben. Ein umfangreiches Screening ver-schiedener Pflanzen und ihrer Organe hat dasbreite Vorkommen dieser Verbindung in z.T.großer Menge belegt. Dies und die Beobach-tung, dass 12-OH-Jasmonat den Blühzeitpunktphotoperiodisch regulierter Pflanzen wie Ara-bidopsis thaliana beeinflusst, ließen die Funk-tionsanalyse dieser Verbindung mittels moleku-larbiologischer Bearbeitung in den Mittelpunktder gegenwärtigen Arbeiten rücken. Diese Ar-beiten erfolgen mit der tagneutralen Pflanze To-mate und mit A. thaliana. Erste Genexpressions-studien an Wildtyp-, Mutanten- und transgenen

Pflanzen (Zusammenarbeit mit Luc Varin, Con-cordia Universität, Montreal, Kanada) zeigten,dass die Umsetzung von 12-OH-Jasmonat ineinen inaktiven Metaboliten durch Gene desphotoperiodischen Weges der Blühinduktionreguliert wird.

Die Arbeiten mit A. thaliana zur Regulation dervier Allenoxidcyclase-Gene, die für einen struk-turell bedeutsamen Schritt der JA-Biosyntheseverantwortlich sind, wurden abgeschlossen undbelegen mittels Promotoraktivitäts- und Ex-pressionsstudien ihre nichtredundante Funk-tion in Stressabwehr und Entwicklung. NeueErkenntnisse zur Bildung und Funktion von Jas-monaten wurden vor allem für die Wurzelent-wicklung und Blütenentwicklung gewonnen,wobei Knockout-Mutanten ein Werkzeug derAnalyse waren.

In einem Projekt mit der Probiodrug GmbHsind die gefundenen pflanzlichen Homologender Glutaminylcyclase näher charakterisiertworden. Diese Arbeiten könnten die Pharma-entwicklung zur Hormonfunktionalisierung intierischen Systemen fördern.

In den Arbeitsfeldern Tomate und Arabidopsisgibt es nationale und internationale Koopera-tionen. Das langjährige Know-how der Arbeits-gruppe zur JA-Analytik ist dabei gefragt. Hierzuwird die Analytik der Jasmonate durch che-misch-synthetische Arbeiten vorangetrieben.Die Kombination molekularbiologischer Funk-tionsanalyse mit JA-Analytik ist ein Charakte-ristikum der Arbeitsgruppe.

AG Jasmonat-WirkungsweiseLeiter: Claus Wasternack & Otto Miersch

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Mitarbeiter

Carolin DelkerDoktorandin

Stephan GötzDiplomand

Peter Robert LangePostdoktorand

Jana NeumerkelDoktorandin

Birgit OrtelTechnische Assistentin

Kathrin RehagelDiplomandin

Melanie SchulzDiplomandin

Stefanie ThummTechnische Assistentin

Jasmonate sind Phytohormone, die für viele Pflanzen als Signal der Abwehr von bio-tischem und abiotischem Stress bekannt wurden. Die Analyse der Jasmonatwirkungs-weise konzentriert sich mittels transgener Ansätze auf die Ausschaltung und An-schaltung der Jasmonatbiosynthese. Diese Jasmonatmodulation in planta wird konsti-tutiv, induziert und gewebsspezifisch durchgeführt. Objekte sind Tomate und Arabi-dopsis. Es wird eine mechanistische Analyse der Wirkungsweise von Jasmonat als Sig-nal in pflanzlichen Abwehrreaktionen und Entwicklungsprozessen angestrebt.

AG Papaver GenexpressionsanalyseLeiter: Jörg Ziegler

Durch Korrelation der Expression von 2000ESTs mit den Alkaloidprofilen von 16 Papaver-Arten konnten sechs Cluster mit insgesamt 69ESTs detektiert werden, deren Expression inmorphinanführenden Pflanzen erhöht war. Da-runter befinden sich alle bislang isoliertencDNAs der Benzylisochinolinbiosynthese. 62Prozent der ESTs zeigten keine Homologie zubekannten cDNAs, während 13 Prozent für sogenannte housekeeping genes kodieren. SechscDNAs kodieren für P450-Monooxygenasen,deren Reaktionen innerhalb der Benzylisochi-nolinbiosynthese zur großen strukturellenVielfalt dieser Substanzgruppe führen. Die Voll-längenklone dieser cDNAs wurden isoliert, inVektoren zur Überexpression in Insektenzellenund Hefe kloniert, und werden jetzt auf ihreSubstratspezifität untersucht. Für zwei weitere

der auffällig exprimierten ESTs konnte nachProteinüberexpression eine Funktion in derBenzylisochinolinbiosynthese zugeordnet wer-den, u. a. konnte zum ersten Mal eine cDNA fürdie Salutaridin-Reduktase, ein Enzym im mor-phinspezifischen Weg des Benzylisochinolin-stoffwechsels, isoliert werden.

Aus jüngsten Untersuchungen ist bekannt, dassdie Benzylisochinoline zwischen verschiedenenZelltypen transportiert werden müssen. DieProteinfamilie der ABC-Transporter ist an die-sen Transportprozessen beteiligt. Aus den EST-Projekten erhielten wir zehn Sequenzen, die fürdiese Proteine kodieren. Einige dieser ABC-Transporter werden zurzeit in ihrer vollen Län-ge isoliert und nachfolgend auf ihre Transport-eigenschaften untersucht.

Die Benzylisochinolin-Alkaloide weisen mit cirka 2500 bekannten Strukturen einegroße Diversität auf. Bekannte Vertreter dieser Stoffklasse sind z. B. das Betäu-bungsmittel Morphium, das Antitussivum Noscapin und das antibakterielle San-guinarin. Die Benzylisochinoline kommen art- und varietätsspezifisch hauptsächlichin der Familie der Papaveraceen vor. Die Biosynthese verläuft bis zum zentralen In-termediat (S)-Retikulin für alle monomeren Benzylisochinoline gleich und ist auf en-zymatischer und molekularbiologischer Ebene zum großen Teil bekannt. Im Gegen-satz dazu weiß man über alle nachfolgenden Prozesse, die zur charakteristischen Di-versität der Alkaloide führen, noch recht wenig. Über die Korrelation von Genexpres-sionmustern mit art- und varietätsspezifisch auftretenden Alkaloidprofilen innerhalbder Papaveroidae sollen weitere cDNAs gefunden werden, denen eine Rolle im Ben-zylisochinolinstoffwechselweg zugewiesen werden kann.

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Mitarbeiter

René GeißlerDiplomand

Andreas GesellDoktorand

Romy KlausnitzerDiplomandin

Silke PienknyDoktorandin

Susan VoigtländerDiplomandin

Silvia WegenerTechnische Assistentin

NAT

UR

STO

FF-B

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ECH

NO

LOG

IE

Publikationen der Abteilung Naturstoff -Biotechnologie

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Publikationen 2005Andrade, A., Vigliocco, A., Alemano, S., Miersch, O. &Botella, M.A. Endogenous jasmonates and octadeca-noids during germination and seedling development:their relation with hypersensitive tomato mutants toabiotic stress. Seed Sci. Res. 15, 309-318.

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Bücher und BuchkapitelWasternack, C. Jasmonates – overview on biosynthesisand diversity in actions. In: Jasmonates, Special Issue of J.Plant Growth Reg. 23 (Wasternack, C., ed.) SpringerVerlag Berlin, pp.167-169.

Bücher und Buchkapitel im DruckKutchan,T. M., Frick, S. & Weid, M. Engineering plant alka-loid biosynthetic pathways – Progress and prospects. In:Advances in Plant Biochemistry and Molecular Biology(Lewis, N. & Nes, D.W., eds.) Vol. 1, Bioengineering andMolecular Biology of Plant Pathways (Bohnert, H.J. &Nguyen, H.T., eds.) Elsevier Science Ltd., Oxford.

Wasternack, C., Oxylipins – Biosynthesis, Signal Trans-duction and Action. In: Plant Hormone Signaling (Hedden,P. & Thomas, S., eds.) Ann. Plant Reviews, Blackwell,Oxford, UK.

Wasternack, C. & Abel, S. Plant hormones. In: MolecularPlant Physiology, chapter 15, (Sharma, R., ed.) HarwardPress.

17

Pflanzen und Höhere Pilze sind ergiebige Quellen für Naturstoffe und Enzyme.Die Abteilung konzentriert sich auf die Isolierung, Charakterisierung, Modi-

fizierung und Synthese dieser Inhaltsstoffe, um ihre Funktionen im natürlichenSystem zu verstehen und ihre Anwendung in anderen Bereichen zu erschließen.Enzyme dienen dabei als Katalysatoren für umweltfreundliche chemische Reak-tionen oder sind Ziele für die Wirkstoffentwicklung. Naturstoffe können dafür alsLeitstrukturen genutzt weden, die zielorientierte Synthese macht sie anschlie-ßend besser zugänglich. Sowohl de novo- als auch diversitätsorientierte Synthesenerlauben es schließlich, die strukturelle Variationsbreite auszunutzen und bereitenden Weg zur Anwendung als Werkzeuge in der Biologie, für Medikamente, Kos-metika, in Chromatographie oder Pflanzenschutz. Die chemoinformatische Ver-arbeitung und Modelling komplettieren die Untersuchungen, indem sie zum theo-retischen Verständnis der untersuchten Substanzen und Phänomene beitragen.

2005 bestand die Abteilung aus den vier Hauptarbeitsgruppen Synthese & Me-thodenentwicklung, Isoprenoide, Strukturanalytik & Computerchemie so-wie Pflanzen- und Pilzinhaltsstoffe & Mikroanalytik. Innerhalb des IPB ko-operierten wir erfolgreich mit der Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie aufdem Gebiet des Metaboliten-Profiling. Weitere Zusammenarbeiten existierensowohl mit der Abteilung Sekundärstoffwechsel in den Arbeitsfeldern Glukose-transfer-Enzyme und Microtubulin -Binder, als auch mit den Pflanzenbio-technologen des Instituts im Bereich der isoprenoidverarbeitenden Enzyme.

Auch in diesem Jahr konnten erneut hochinteressante Wirkstoffe isoliert und to-talsynthetisiert werden, so Hygrophoron-,Tubulysin- und Galanthamin-Derivate.Im Bereich der diversitätsorientierten Synthese gelang es, Peptoide durch neueiterative Verfahren bis zum Dodecamer herzustellen. Macrocyclen wurden umfunktionale Elemente ergänzt und die dritte Dimension (Käfigmoleküle) erschlos-sen. Einzelheiten finden sich in den Berichten der Arbeitsgruppen. Die etwa 30wissenschaftlichen Publikationen erreichten dabei zunehmend Zeitschriften mithöherem Impactfaktor.

Die starke horizontale und vertikale Integration ist eine Stärke der Abteilung, diesich künftig auch in einer neuen Struktur aus sechs Kompetenzgruppen wider-spiegelt: Die Arbeitsfelder der “nass-chemischen” Bereiche Naturstoffe, Syntheseund Chemoenzymatik werden sich dabei mit den drei großen analytisch-theore-tischen Bereichen Screening, Spektroskopie und Computerchemie überlappen.Letztere sind auch wesentliche Serviceeinheiten des IPB insgesamt.

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Abteilung Natur- und WirkstoffchemieLeiter: Professor Ludger WessjohannSekretärinnen: Elisabeth Kaydamov / Ines Stein

AG Synthese & MethodenentwicklungLeiter: Ludger Wessjohann & Bernhard Westermann

Als Zugang zu struktueller Variabilität unter Be-rücksichtigung verfügbarer und priviligierterStrukturen werden folgende Ansätze verfolgt:

- Bibliotheken naturstoffähnlicher Produkte durch Diversitätsorientierte Synthese, DOS

- Synthese von Naturstoffen als Leitstruktur,Synthese von Derivaten und Hybriden durch zielorientierte Synthese,TOS

- Chemoinformatische Analyse der natürli-chen Diversität (s. a. Computerchemie).

Im Rahmen der diversitätsorientierten Syn-these sollen potentielle Leitstrukturen durchfolgende Ansätze realisiert werden:

- MakrozyklenSie besitzen in der Mehrzahl ideale Bindungs-eigenschaften, eingeschränkte Flexibilität ge-genüber acyclischen Verbindungen und eine erhöhte metabolische Stabilität.

- PeptoideSie sind peptidähnlich, aber nicht abbaubar.

- Kohlenhydrat-Mimetika.

Bei der Suche nach Leitstrukturen in der Na-turstoffsynthese kommt uns die ideale Kon-

stellation der Abteilung Natur- und Wirkstoff-chemie entgegen: Produkte, die den Arbeitender Naturstoffgruppe entspringen, können un-mittelbar aufgegriffen werden. Zurzeit werdenfolgende Syntheseziele aktiv bearbeitet: Hygro-phoron, Galanthamin, Trisporinsäure (abge-schlossen), Epothilon D (abgeschlossen) und inKooperation:Tubulysin. 8-Prenylnaringenin (ab-geschlossen) und Kuhistanol werden in der Iso-prenoidgruppe bearbeitet.

Die Anstrengungen der diversitätsorientiertenSynthese und der zielorientierten Naturstoff-synthese werden durch Methodenentwicklungunterstützt, die für das effiziente Erreichen derSyntheseziele unabdingbar ist. Dies sind u.a.multiple Multikomponentenreaktionen, Orga-nokatalyse und Selenol-Schutzgruppen. Zurzeitwerden intensiv Makrozyklisierungen unter-sucht. Ein hier entwickeltes neues Konzept,multiple Multikomponenten-Makrozyklisierun-gen mit bifunktionalisierten Bausteinen, wurdezur erfolgreichsten Methode entwickelt, umkomplexe und hochvariable Macrocyclen inEintopfreaktionen herzustellen. Die so gene-rierten peptoidischen Produkte können nebenRezeptorerkennungsequenzen auch weiterefunktionelle Einheiten (Farbstoffe, Photoschal-ter) enthalten, die für die Analytik sowie weite-re Anwendungen wichtig sind.

Um biologische Funktionen von Organismen vom Gen zum Metaboliten zu studie-ren, gewinnt zurzeit die chemische Genomik stark an Bedeutung. Hierbei wird derEinfluss von niedrigmolekularen Wirkstoffen, insbesondere Naturstoffen, auf Proteineund Genexpression untersucht – falls möglich in holistischer Weise. Der Erfolg diesesAnsatzes ist allerdings eng verbunden mit dem erfolgreichen Auffüllen des targetrei-chen biologischen Raumes mit aktiven, niedermolekularen Produkten aus dem che-mischen Raum. Dieser sollte eine hohe Diversität und die erforderliche Kom-plexizität besitzen. Klassische kombinatorische Ansätze führten in der Vergangenheitoft nur zu wenigen, eng verwandten Zielstrukturen, insbesondere hinsichtlich derschwer gezielt beeinflußbaren Protein-Protein-Wechselwirkungen.

19

Mitarbeiter

Muhammad AbbasPostdoktorand

Marco DessoyPostdoktorand

Viktor DickDoktorand

Simon DörnerDoktorand

Tobias DrägerDoktorand

Uwe EichelbergerPostdoktorand

Daniel Garcia-RiveraDoktorand

Gergely GulyasDoktorand

Alexander GutscheDiplomand

Nicole HüneckeAuszubildende

Oliver KreyeDoktorand

Christiane NeuhausDoktorandin

Angela SchaksTechnische Assistentin

Gisela SchmidtTechnische Assistentin

Alex SchneiderDoktorand

Tran Thi Phuong ThaoDoktorandin

Katharina WolfAuszubildende

Mingzhao ZhuDoktorand

Natürliche aromatische Isoprenoide konntenerstmals chemoenzymatisch zugänglich ge-macht werden. Das natürliche MeroterpenoidKuhistanol A wurde durch einen Prenyltrans-ferase-Schlüsselschritt synthetisiert, wobei Teil-schritte noch der Verbesserung bedürfen. ImZuge unserer Arbeiten mit der ubiA-Prenyl-transferase wurden fluoreszenz-markierte Sub-strate hergestellt, um die Aufklärung des akti-ven Zentrums voranzutreiben. Zum selbenZweck wurden Arbeiten zu Enzymmutantenund Enzymmodelling durchgeführt.

8-Prenylnaringinin, das vor allem beim Braupro-zess aus Hopfenextrakt als Nebenprodukt

gebildet wird, ist das stärkste bekannte Phyto-hormon, von dem man gerne größere Mengenhätte.Wir konnten dies nun außerhalb des Kes-sels ausgehend von Xanthohumol, ebenfalls ei-nem Nebenprodukt der Hopfenindustrie, syn-thetisieren. Schlüsselschritte waren eine selek-tive O-Demethylierung mit Scandiumtriflat.Dieser Schritt musste sehr aufwändig optimiertwerden, da literaturbekannte Verfahren zuNebenreaktionen führen. Das Produkt konntein über 90 Prozent Ausbeute isoliert werden.Aufgrund der Bedeutung des Naturstoffeswurde das Verfahren patentiert.

Die Arbeitsgruppe Isoprenoide beschäftigt sich mit der Synthese und Biosynthesevon Substanzen mit Prenyleinheiten, also neben linearen Isoprenoiden auchTerpenoiden, Steroiden und Konjugaten, die isoprenoide Strukturelemente enthal-ten. Das spezielle Interesse gilt den Transferreaktionen von prenylierten Pyrophos-phaten an aromatische Verbindungen oder an Olefine im Sinne einer Terpenzyk-lisierung. Durch die Arbeiten soll ein besseres Verständnis des Reaktionsmecha-nismus und der Substratakzeptanz erzielt werden. Dies soll den Zugang zu Inhibi-toren und zu modifizierten Isoprenoiden ermöglichen.

Mitarbeiter

Carlos Boluda Postdoktorand

Cristiano Bohn-Rhoden Doktorand

Gudrun Hahn Technische Assistentin

Roman WeberDoktorand

Heike Wilhelm Postdoktorandin

Svetlana Zakharova Postdoktorandin

AG IsoprenoideLeiter: Ludger Wessjohann

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Hopfendolden

8-Prenylnaringinin

PilzinhaltsstoffeMittels LC-Elektrospray(ESI)-MS/MS wurde dasmassenspektrometrische Verhalten von Hygro-phoronen untersucht, die von uns aus Pilzfrucht-körpern der Gattung Hygrophorus isoliert und inihrer Struktur geklärt wurden. Dabei erwies sichdiese Methode als effektives Werkzeug für dieIdentifizierung dieser Verbindungen. Die ESI-CID-Massenspektren der [M+H]+ bzw. [M-H]--Ionen erlauben eine Klassifizierung der Hygro-phorone im Hinblick auf ihre Substitution amCyclopentenon-Ring und am C-6 der Seiten-kette (Hydroxy /Acetoxy und Oxo-Funktion).So zeigen die CID-Spektren negativer Ionen der6-Ketoverbindungen einen ungewöhnlichen Ver-lust von CO2 aus dem deprotonierten Molekül-ion.

Im Zuge weiterer Untersuchungen der Pilzgat-tung Hygrophorus konnten die Alkaloide Harmanund Norharman nachgewiesen werden. Diesesind, nach Untersuchung fast aller Arten derGattung, möglicherweise als Leitverbindungender Gattung Hygrophorus aufzufassen. Gleichzei-tig ist dies der Erstnachweis der beiden Alka-loide in Pilzen.

PflanzeninhaltsstoffeIm Rahmen der Untersuchungen von Pflanzenin-haltsstoffen konnten aus den in Myanmar verwen-deten Heilpflanzen Streptocaulon tomentosum (As-clepiadaceae), Curcuma comosa (Zingiberaceae)und Vitis repens (Vitaceae), die bei einer Anzahlvon Krankheiten wie infektiöser Darmerkrankun-gen, Magenschmerzen und Hautabszessen ver-

wendet werden, zahlreiche Verbindungen, darun-ter auch neuartige Sesquiterpene isoliert und cha-rakterisiert werden.

Untersuchungen zu Heantos, einem auf der tra-ditionellen Medizin Vietnams basierenden Anti-drogenmittel, wurden fortgesetzt. Neben derphytochemischen Untersuchung der Einzel-komponenten wurde die sehr komplexe Hean-tos-Mixtur der Kapseln mittels gekoppelterHPLC und massenspektrometrischer Metho-den untersucht, mit dem Ziel Leitsubstanzen zuermitteln, die eine Standardisierung der Arzneierlauben.

Aus der bisher wenig untersuchten aquatischenPflanzengattung Cryptocoryne (Araceae) konntemit 2''-O-Glucosylvitexin (1) ein neuartiges Fla-von-Glykosid isoliert werden. Diese Verbindungkann als chemotaxonomische Leitverbindungder Gattung Cryptocoryne betrachtet werden.

Die Elektrospray-FT-ICR-Massenspektrometriewurde u. a. erfolgreich zur exakten Massen-bestimmung von neuen, vom Sinapin abgeleite-ten, Verbindungen aus Samen von Arabidopsisthaliana und Brassica napus eingesetzt.

In Zusammenarbeit mit der Fakultät für Phar-mazie der Martin -Luther- Universität Hallewurden im Rahmen eines Vergleichs von ESI-MS/MS-Daten von Ionenfallen– und Triple-Qua-drupol-Systemen massenspektrometrische Un-tersuchungen von Benzylisochinolin-Alkaloidendurchgeführt.

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Isolierung und Charakterisierung von Se-kundärmetaboliten aus Pflanzen und Höheren Pilzen mit Hilfe moderner spektrosko-pischer Methoden, insbesondere der Massenspektrometrie. Die Stärken von Natur-stoffen liegen in ihrer Wirksamkeit verbunden mit ihrer Umweltverträglichkeit: Überhunderttausende von Jahren hat die Evolution diese Substanzen optimiert. Dadurcheignen sie sich in besonderer Weise für eine Nutzbarmachung durch den Menschenin Medizin oder Landwirtschaft.

21

Mitarbeiter

Sanela BacinovicDiplomandin

Kanchana DumriDoktorandin

Katrin Franke Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Myint Myint KhineDoktorand

Christine Kuhnt Technische Assistentin

Monika KummerTechnische Assistentin

Martina LerbsTechnische Assistentin

Tilo LübkenDoktorand

Hoang Anh Nguyen Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Axel TeichertDoktorand

Carlo TiebeDiplomand

Thi Thuy Trinh Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Alexander Voss Diplomand

AG Pflanzen- und Pilzinhaltsstoffe / MikroanalytikLeiter: Norbert Arnold & Jürgen Schmidt

NMR und optische SpektroskopieModerne NMR-spektroskopische Methodenwurden zur Strukturaufklärung von bioaktivenNaturstoffen aus Pflanzen und Höheren Pilzeneingesetzt. Die synthetischen Arbeiten wurdendurch NMR-spektroskopische Messungen undoptische Spektroskopie unterstützt. Für dieMitarbeiter der Abteilung und anderer Arbeits-gruppen des IPB erfolgten NMR-, IR-, CD- undUV-Servicemessungen in großer Zahl.

Begonnen wurde mit experimentellen Arbeitenzur Bestimmung der relativen Stereochemieanhand von dipolaren Restkopplungen, die klei-ne organische Moleküle bei schwacher Aus-richtung an einer geeigneten Matrix aufweisen.Für ein in im chiralen Flüssigkristallsystem Poly-γ-benzyl-L-glutamat /CDCl3 gelöstes Hygro-phoronderivat konnten die dipolaren 1H,13CRestkopplungen bestimmt werden.

Am Beispiel der Droge Gentianae radix (Enzian-wurzel) konnte gezeigt werden, dass die Flüs-sigkeitschromatografie mit Streulichtdetektioneine bessere Charakterisierung von pflanz-lichen Drogen erlaubt als die übliche UV-De-tektion. Orientierende 1H-NMR-spektrosko-pische Untersuchungen von Drogenrohextrak-ten lieferten vielversprechende Resultate hin-sichtlich eines Einsatzes dieser Methode zurqualitativen und semiquantitativen Qualitäts-kontrolle von komplex zusammengesetztenPhytopharmaka.

Molecular ModellingIn der Forschungsgruppe werden Methodendes Molecular Modelling, der Bio- und Chemoin-formatik und der Theoretischen Chemie ange-wendet. Die Studien sollen zur Aufklärung unddem Verständnis chemischer Strukturen undProzesse auf molekularer und atomarer Ebenein chemischen und biologischen Systemen bei-tragen. Damit verbunden ist die gezielte Vor-hersage von Wirkstoffen mit verbessertemoder neuem Wirkprofil für Partner der phar-mazeutischen Industrie.

In Kooperation mit Volker Lipka (UniversitätTübingen) wurde ein Modell einer PEN2 Gly-cosylhydrolase entwickelt, welches als Teil ineiner Science-Publikation veröffentlicht wurde.Im Rahmen eines Industrieprojektes wurdendie Struktur-Wirkungsbeziehungen von Ligan-den der Muskarinrezeptoren erfolgreich unter-sucht und abgeschlossen. Auf diese Weisekonnten dem Projektpartner wertvolle Hin-weise zur Entwicklung neuer Wirkstoffe gege-ben werden.

Zur Analyse der bisher unbekannten Mechanis-men der Enzymkatalyse neuer Terpensynthasenwurden 3D-Strukturmodelle entwickelt underste sehr rechenzeitaufwendige gekoppeltequantenchemische-molekülmechanische (QM/MM) Berechnungen begonnen. Zur Überprü-fung der Theorie werden zurzeit experimentel-le Arbeiten (Mutationen einzelner Aminosäu-ren) durchgeführt.

Chemoinformatik - in silico ScreeningAls wesentliche Voraussetzung für einen ratio-nalen und schnellen Prozess zum Wirkstoff-design wurden Datenbanken mit 3D-Struk-turen organischer Verbindungen entwickeltbzw. zugänglich gemacht. Auf der Grundlagekommerzieller und in der Abteilung syntheti-sierter Verbindungen wurde als essentielleGrundlage für ein effektives in-silico Screeningzur Identifizierung potentieller Wirkstoffe(Hits) eine Datenbank mit mehr 57 Millionen3D-Strukturen generiert. Auf dieser Grundlageund nachfolgenden Studien zu quantitativenStruktur-Wirkungsbeziehungen konnten ersteVorschläge für pharmazeutisch relevante Wirk-stoffe identifiziert und experimentellen Unter-suchungen zugeführt werden.

Zur Erhöhung der Effektivität dieser Arbeitenwurde mit eigenen Softwareentwicklungen fürschnelle chemoinformatische Analysen undKlassifizierungen von beliebigen chemischenVerbindungen begonnen.

In der Arbeitsgruppe Strukturanalytik und Computerchemie werden strukturelleund mechanistische Aspekte der Natur- und Wirkstoffchemie mittels Molecular Mo-delling, Chemoinformatik, optischer und NMR-Spektroskopie bearbeitet.

Mitarbeiter

Susanne AustGastwissenschaftlerin

Claudia BobachDoktorandin

Lars BräuerDoktorand

Frank BrodaProgrammierer

Stephanie GuldeDoktorandin

Tobias HeintzDiplomand

Ernst RömerWissenschaftlicher Mitarbeiter

Diana SchulzeDiplomandin

Bianca WachsmuthDiplomandin

Annett SiebenhünerDiplomandin

Maritta Süße Technische Assistentin

AG Strukturanalytik & ComputerchemieLeiter: Wolfgang Brandt & Andrea Porzel

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Publikationen 2005Abbas, M., Neuhaus, C., Krebs, B. & Westermann,B. Catalytic addition of homoenolates to imines-The Homo-Mannich reaction. Synlett, 16 (3), 473-476.

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Lipka,V., Diittgen, J., Bednarek, P., Bhat, R., Wier-ner, M., Stein, M., Landtag, J., Brandt,W., Rosahl, S.,Scheel, D., Llorente, F., Molina, A., Parker, J., So-merville, S. & Schulze-Lefert, P. Pre- and postinva-sion defenses both contribute to nonhost resi-stance in Arabidopsis. Science 310, 1180-1183.

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Publikationen der Abteilung Natur- und Wirkstoffchemie

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Wessjohann, L. A., Ruijter, E., Garcia-Rivera, D. &Brandt, W. What can a chemist learn from na-ture's macrocycles? A brief, conceptual view. MolDivers. 9, 171-186.

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Westermann, B. & Dörner, S. Synthesis of multiva-lent aminoglycoside mimics via the Ugi multicom-ponent reaction. Chem. Commun. 16, 2116-2118.

Westermann, B. & Neuhaus, C. Dihydroxyace-tone in amino acid catalyzed Mannich-Type reac-tions. Angew. Chem. Int. Ed. 44, 4077-4079.

Yu, C.K.Y., Springob, K., Schmidt, J., Nicholson,R.L., Chu, I.K.,Yip,W.K. & Yip, L.C. A stilbene syn-thase gene (SbSTS1) is involved in host and non-host defense responses in Sorghum. Plant Physiol.138, 393-401.

Publikationen im DruckAbbas, M., Bethke, J. & Wessjohann, L.A. One potsynthesis of selenocysteine containing libraries byUgi multicomponent reactions in water. Chem.Commun.

Augustin, T., Schlosser, D., Schmidt, J., Baumbach,R., Grancharov, K., Kraus, G. & Krauss, G.-J. Bio-

transformation of 1-naphtol by a strictly aquaticfungus. Curr. Micobiol.

Cuong, N.H.,Tran Quang Hung,T.Q., Arnold, N. &Wessjohann, L.A. Antifungal compounds fromVietnamese Bousingonia mekongese. Adv.Nat.Sci.

Franke, K., Hoffmann, M., Schmidt, J.,Arnold, N. &Wessjohann, L.A. 2’’-O-glucosyvitexin, a chemo-taxonomic marker for the genus Cryptocoryne(Araceae). Biochem. Syst. Ecol.

Gray, I. J., Ren, R.,Westermann, B. & Kluger, R. Lan-thanum-catalyzed aqueous acylation of monosac-charides by benzoyl methyl phosphate. Can. J.Chem.-Revue.

Lübken,T., Arnold, N.,Wessjohann, L.A., Böttcher,C. & Schmidt, J. Analysis of fungal cyclopente-none derivates from Hygrophorus spp. by liquidchromatography /electrospray tandem massspectrometry. J. Mass Spectrom.

Schneider, A., Rodrigues, O.E.D., Paixao, M.W.,Appelt, H.R., Braga, A.L., & Wessjohann, L.A. Ste-roeselective synthesis of Boc-protected L-sele-no- and tellurolanthionine, L-seleno- and telluro-cysteine and derivatives. Tetrahedron Lett. 47.

Selent, J., Brandt, W., Pamperin, D. & Göber, B.Enantiomeric N-methyl-4-piperidyl benzilates asmuscarinic receptor ligands: Radioligand bindingstudies and docking studies to models of thethree muscarinic receptors M1, M2 and M3. Bio-org. & Med. Chem.

Sontag, B., Rüth,M., Spiteller, P.,Arnold,N.& Steig-lich, W. Chromogenic meroterpenoids from themushrooms Russula ochroleuca and R. viscida. Eur.J. Biochem.

Westermann B. & Dubberke, S. Oxidative allylicrearrangement of cycloalkenols. Formal total syn-thesis of enantiomerically pure trisporic acid B.Tetrahedron.

Bücher und Buchkapitel im DruckNuhn, P. & Wessjohann, L. A. Naturstoffchemie –mikrobielle, pflanzliche und tierische Naturstoffe.S. Hirzel Verlag, Stuttgart.

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Publikationen der Abteilung Natur- und Wirkstoffchemie

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Die pflanzliche Entwicklung ist, wenn auch genetisch determiniert, so doch inerheblichem Umfang durch biotische und abiotische Umweltfaktoren mo-

dulierbar. Dadurch ist gewährleistet, dass Entwicklungsprogramme an jeweiligeStandortbedingungen angepasst beziehungsweise Schutz- und Abwehrreaktionenin Stresssituationen eingeleitet werden. Dies bietet bei der sessilen pflanzlichenLebensweise einen Vorteil.

Die Grundlage dieser Prozesse bildet die Fähigkeit von Pflanzen, die entsprechen-den Umweltfaktoren zu erkennen und über Signaltransduktionsprozesse in ver-änderte Genexpressionsmuster zu übersetzen. Die Untersuchung der molekula-ren Mechanismen dieser Vorgänge steht im Mittelpunkt der Arbeiten der Ab-teilung Stress- und Entwicklungsbiologie.

Bei den biotischen Umweltfaktoren konzentrieren sich die Arbeiten insbeson-dere auf die Wechselwirkungen von Pathogenen mit Pflanzen, die für sie keineWirtspflanzen darstellen. In diesen Fällen zeigt die Pflanze eine stabile Resistenz,die auf der Aktivierung einer aus vielen Komponenten bestehenden Abwehr-reaktion beruht. Eine vergleichbare Resistenzreaktion können auch Wirtspflanzennach Befall mit Pathogenrassen aktivieren, wenn sie über Resistenzgene verfügen,die komplementär zu Avirulenzgenen des angreifenden Pathogens sind. MehrereArbeitsgruppen der Abteilung untersuchen Erkennungs-, Signaltransduktions- undGenaktivierungsprozesse, die bei der Wechselwirkung von Pflanzen und Patho-genen eine Rolle spielen.

Unter den abiotischen Umweltfaktoren werden schwerpunktmäßig Metalle inihrem Einfluss auf die pflanzliche Entwicklung untersucht. Die ArbeitsgruppeMetallhomöostase studiert am Beispiel einer Metall akkumulierenden Modell-pflanze die Struktur und Funktion von Genen, die für die Toleranz dieser Pflanzegegenüber ansonsten toxischen Metallkonzentrationen verantwortlich sind.

Reaktionen von Pflanzen auf biotische und abiotische Umweltfaktoren drückensich letztendlich in einem veränderten Muster von Proteinen und Metabolitenaus. Um diese Veränderungen detektieren zu können, wurden Methoden zurumfassenden Analyse von Proteinen und Sekundärmetaboliten mittels Massen-spektrometrie etabliert. Diese Methoden werden darüber hinaus zur biochemi-schen Phänotypisierung von Mutanten verwendet. Das umfassende Metaboliten-Profiling erfordert die Etablierung einer Bioinformatik- und Metabolomics -Plattform, die eine Erstellung von Datenbanken und Anwendungen für eine Ana-lyse und Annotation insbesondere von massenspektrometrischen Messdatenbeinhaltet.

Abteilung Stress- und EntwicklungsbiologieLeiter: Professor Dierk ScheelSekretärin: Susanne Berlin

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Durch Mutagenese-Strategien wurden Pilzpro-teine identifiziert, die eine Rolle in unterschied-lichen pathogenese-relevanten Prozessen spie-len könnten. Eines dieser Proteine ist eine In-tramembranprotease vom Rhomboid-Typus.Diese Proteinfamilie findet sich relativ hochkonserviert in den meisten Bakterien und Eu-karyonten. Ihr Prototyp, Rhomboid, ist ein Ent-wicklungsregulator in Drosophila melanogaster,der einen epidermalen Wachstumsfaktor auseinem Transmembran-Vorstufenprotein abspal-tet. Eine weitere Protease dieses Typs, AarA,setzt im humanpathogenen Bakterium Providen-cia stewartii ein Peptid frei, mit dessen Hilfe dieBakterien ihren eigenen Titer (quorum sensing)als Voraussetzung für das Anschalten ihrer Viru-lenzgene bestimmen. Während Rhomboid undAarA an extrazellulären Signalprozessen betei-ligt sind, sitzt Pcp1/Rbd1 von Saccharomycescerevisiae in der inneren Mitochondrien-Mem-bran, wo das Enzym die Bildung einer für dieOrganell-Morphologie essentiellen GTPase-Isoform aus einer größeren Vorstufe kataly-siert. Bei Pilz-Pflanze-Interaktionen ist über dieRolle der “regulierten Intramembran-Proteoly-se“ bisher nichts bekannt. Daher zielen die Ar-beiten an dem Enzym von R. secalis auf seine

Lokalisation sowie auf die Identifizierung seinesSubstrates und des freigesetzten Produktes.Insbesondere werden jedoch von der Identifi-zierung des Prozesses, der von dem generier-ten Signal reguliert wird, neue Erkenntnisse imZusammenhang mit pilzlicher Pathogenese er-wartet.

Mikroorganismen “senden“ jedoch nicht nur,sondern sie können auch Signale aus ihrer Um-welt empfangen. Um diese dann mit spezifischenzellulären Anpassungsreaktionen verknüpfen zukönnen, werden häufig Histidin-Proteinkinasenals Teil intrazellulärer Informationsprozessie-rungssysteme diskutiert.Trotz ihrer weiten Ver-breitung ist über die unmittelbare Funktion dermeisten dieser Enzyme wenig bekannt. Ihregroße insbesondere in verschiedenen phytopa-thogenen Pilzen gefundene Anzahl könntejedoch auf eine bedeutende Rolle bei derAdaptation an die jeweiligen Wirtspflanzen hin-weisen. Auch in R. secalis wurde ein solches En-zym identifiziert. Nach hoher Expression inSporen von R. secalis geht seine Synthese imweiteren Verlauf der Pathogenese zurück. Damitrücken pflanzliche Faktoren als Modulatorender Pilzentwicklung ins Zentrum des Interesses.

Rhynchosporium secalis ist der Erreger einer Blattfleckenkrankheit verschiedenerGräser. Der Pilz ist jedoch insbesondere als Gerstenpathogen weltweit von ökonomi-scher Bedeutung. Seine ungewöhnliche Entwicklung in der Wirtspflanze ist dadurchcharakterisiert, dass das Hyphenwachstum auf den Bereich zwischen Blatt-Cuticulaund Epidermiszellen beschränkt ist. Da die Epidermiszellwände nicht signifikantgeschädigt werden, muss jede Kommunikation zwischen Pilz und Pflanze auf “Dis-tanz-Faktoren“ beruhen, die durch die pflanzlichen Zellwände diffundieren. Ziel derArbeiten ist die Identifizierung von Signal- und Effektorproteinen und ihren Ziel-molekülen, um Einblick in die Vorgänge zu erlangen, die die Grundlage für eine erfolg-reiche Besiedelung der Pflanze durch den Pilz bzw. die Abwehr des Pilzes durch diePflanze darstellen.

AG Molekulare Kommunikation in Pflanze-Pathogen-InteraktionenLeiter: Wolfgang Knogge

Mitarbeiter

Barbara DegnerTechnische Assistentin

Ralf HorbachDoktorand

Claudia MönchmeierDiplomandin

Sylvia SierslebenDoktorandin

Ronny VölzDiplomand

Marina WibeDiplomandin

Im Mittelpunkt steht dabei die Untersuchungder Signalspezifität von MAP-Kinasen. Mit ver-schiedenen Methoden werden interagierendeProteine und potentielle Substrate isoliert.Einerseits wurden transgene Pflanzen mit TAP(Tandem-Affinity Purification)-tag-Konstruktenverschiedener Elemente von MAP-Kinase-Kas-kaden hergestellt, die eine Affinitätsreinigung in-teragierender Proteine mit anschließender mas-senspektrometrischer Analyse erlauben. Paralleldazu wurden potentiell interagierende Proteinemittels eines Hefe-Dihybrid-Screens identifiziert(Kooperation mit Joachim Uhrig, UniversitätKöln). Zur Bestätigung der Interaktion in vivo,wurde die FRET-Analyse (Fluorescence-ResonanceEnergy Transfer) in Arabidopsis-Protoplasten eta-bliert. Damit konnte die Interaktion zwischenAtMPK6 und einem unbekannten EREBP-ähnli-chen Protein (Ethylen Response Element-BindingProtein) im Zellkern bestätigt werden, die nachElicitorbehandlung aufgelöst wird. Vermutlichstellt das EREBP-ähnliche Protein ein in-vivo-Substrat der AtMPK6 dar.

In Zusammenarbeit mit Birgit Kersten (Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik, Berlin)wurden potentielle Substrate von AtMPK3 undAtMPK6 durch einen In-Vitro-Kinase-Screenidentifiziert, der auf Protein-Arrays mit 1700rekombinanten Arabidopsis-Proteinen basiert.Die interessantesten Kandidaten sollen über In-Vitro- und In-Vivo-Methoden verifiziert werden.Die phosphorylierten Stellen innerhalb derProteine werden mittels eines phosphoproteo-mischen Ansatzes kartiert.

In einem Proteom-Ansatz wurden transgeneAvrRpm1-exprimierende Pflanzen mit 2D-PAGEanalysiert. Für dieses Gen-für-Gen-Modellsys-tem konnten wir mittels MALDI-TOF-MS 20Spots mit erhöhter Proteinakkumulation iden-tifizieren. Einige können als “klassische“ Ab-wehrproteine bezeichnet werden (wie z. B. PALoder GST), andere sind wahrscheinlich von me-tabolischer oder noch unbekannter Funktion.Weitere Untersuchungen werden sich auf Sig-nalübertragungs-Proteine wie Remorin (be-schrieben für lipid rafts), PP2C oder einenDNA-Bindungsfaktor konzentrieren. AndereStudien beziehen sich auf Phospho- und Nu-kleusproteome von elizitierten Zellen und vonBlättern mit induzierter lokal oder systemischerworbener Resistenz (LAR/SAR). Bei letzte-rem wird schrittweise eine Auswahl von Ara-bidopsis-Mutanten analysiert, welche im SAR-Pathway blockiert sind.

Für die Analyse der Wirt-Parasit-Interaktionenam Beispiel von Arabidopsis und Cuscuta spec.befindet sich ein mikroskopiegestützter Inter-aktions-Screen im Aufbau. Etwa zwei Drittelder 50 Arabidopsis-Ökotypen unserer Samm-lung sowie eine Reihe von Mutanten mit De-fekten in zahlreichen Pathogen-Abwehrwegen,wie z. B. coi1, eds1, pad2, rar1, sgt1 und sid2 wur-den bereits bearbeitet. Durch Einbeziehungweiterer Ökotypen (inklusive der so genanntennested core collections) und von Mutanten (oderRNAi-Pflanzen) mit Defekten im Jasmonat-Sig-naling soll der Screen abgerundet werden.

Im Zentrum der Arbeiten dieser Gruppe steht die Analyse früher Signaltransduk-tionsschritte bei der Nichtwirtsresistenz von Pflanzen gegen mikrobielle Pathogene.Ältere Arbeiten mit Petersiliezellkulturen haben gezeigt, dass die Bindung des Oligo-peptidelicitors Pep-13 an einen Plasmamembranrezeptor eine verzweigte Signal-transduktionskaskade auslöst, an der eine transiente Erhöhung der cytostolischenKalziumkonzentration, die Aktivierung von Ionenkanälen, Phospholipase C, NADPH-Oxidase und MAP-Kinasen beteiligt sind. Diese Thematik wird jetzt auf Arabidopsisübertragen.

AG Zelluläre SignaltransduktionLeiter: Dierk Scheel & Justin Lee

Mitarbeiter

Gerit BethkeDiplomandin

Mandy BirschwilksPostdoktorandin

Jutta ElsterTechnische Assistentin

Anja HalbauerDiplomandin

Franziska HandmannDoktorandin

Jan Heise Postdoktorand

Sylvia KrügerTechnische Assistentin

Stefanie RanfDoktorandin

Christel Rülke Technische Assistentin

Rita Schlichting Doktorandin

Claudia Spielau Doktorandin

Tino UnthanDoktorand

Ivy WidjajaDoktorandin

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In Kartoffelblättern akkumulieren nach Patho-genbefall neben dem Signalmolekül Salicylsäureauch Oxylipine, die durch Einführung von mole-kularem Sauerstoff in mehrfach ungesättigteFettsäuren durch 9- bzw- 13-Lipoxygenasenund durch Umwandlung der entstehenden Hy-droperoxy-Fettsäuren synthetisiert werden.Oxylipine spielen eine Rolle bei der Pathogen-abwehr als Signalmoleküle oder als antimikro-bielle Substanzen. Ein Screening von 49 ver-schiedenen Oxylipinen zeigte für 18 eine signi-fikante inhibitorische Wirkung auf das Mycel-wachstum bzw. auf die Keimungsrate von P. infe-stans.

Transgene Pflanzen, die RNA-Interferenz-Kon-strukte von Oxylipin-Biosynthesegenen expri-mieren, zeigen veränderte Oxylipinmuster nachPathogenbefall. Pflanzen mit reduzierten Men-gen an Jasmonsäure, einem Produkt des 13-Lip-oxygenase-Wegs, sind anfälliger gegenüber P.infestans, was auf eine Rolle der Jasmonsäurefür die basale Pathogenabwehr der Kartoffelschließen lässt. Auch Salicylsäure ist für die Ab-wehr gegen P. infestans von Bedeutung, da trans-gene Pflanzen, die keine Salicylsäure mehr akku-mulieren können, ein signifikant höheresWachstum des Oomyceten erlauben.

Kartoffelpflanzen sind in der Lage, den Oligo-peptidelicitor Pep-13 aus Phytophthora zu er-kennen und mit spezifischen Abwehrreaktio-

nen, wie dem oxidative burst, der Akkumulationvon Jasmon- und Salicylsäure, Abwehrgenak-tivierung und hypersensitiven Zelltod zu reagie-ren. Auch für die Aktivierung dieser Abwehr-reaktionen sind sowohl Jasmonsäure als auchSalicylsäure notwendig.

Arabidopsis thaliana ist resistent gegen Infektio-nen mit P. infestans. Daher soll die Untersu-chung der Interaktion zwischen A. thaliana undP. infestans Aufschluss über Mechanismen derNichtwirts-Resistenz geben. In Wildtyp-Pflan-zen wird das Pathogenwachstum nach versuch-ter Penetration gestoppt, während die Pene-trationsmutante pen2, die als Mutante derNichtwirts-Resistenz gegen Blumeria graminisf.sp. hordei von Volker Lipka und Paul Schulze-Lefert (Max-Planck-Institut für Züchtungsfor-schung, Köln) isoliert wurde, auf Infektion mit P.infestans mit verstärktem hypersensitiven Zell-tod reagiert. Um weitere Gene zu identifizie-ren, die für die Nichtwirtsresistenz gegen P. infe-stans von Bedeutung sind, wurde eine mutage-nisierte pen2-Population hergestellt und aufVeränderungen in der Reaktion auf Infektionmit P. infestans analysiert. Von 70.000 unter-suchten Pflanzen zeigten 14 einen verstärktenhypersensitiven Zelltod, einige zudem erhöhtePenetration von Epidermiszellen und vermehr-tes Wachstum des Oomyceten. Zurzeit wer-den die betroffenen Gene für acht der Mutan-ten kartiert.

Der Oomycet Phytophthora infestans ist der Erreger einer der wichtigstenKrankheiten der Kartoffel, der Kraut- und Knollenfäule. Im Mittelpunkt der Arbeitensteht die Untersuchung von Mechanismen der pflanzlichen Abwehr gegen P. infestans.Dabei werden Reaktionen der Wirtspflanze Kartoffel sowie der NichtwirtspflanzeArabidopsis thaliana analysiert. Es soll zum einen die Bedeutung von Signalmolekülenfür die Aktivierung der Pathogenantwort der Kartoffel analysiert und zum anderensollen Arabidopsismutanten mit veränderter Nichtwirts-Resistenz isoliert werden.

AG Induzierte PathogenabwehrLeiter: Dierk Scheel & Sabine Rosahl

Mitarbeiter

Simone AltmannDiplomandin / Doktorandin

Lennart Eschen-LippoldDoktorand

Vincentius A. HalimDoktorand

Jörn LandtagDoktorand

Grit RothePostdoktorandin

Jenny TeutschbeinDiplomandin

Angelika WeinelTechnische Assistentin

Annett WeinertDiplomandin

Lore WestphalPostdoktorandin

Dorothea WolfDiplomandin

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Ein methodischer Ansatz unserer Arbeiten anA. halleri ist die vergleichende Transkriptom-Analyse mittels DNA-Chips. Dies hat bereits zueinigen Erkenntnissen über ausgeprägte Unter-schiede in der Aktivität von Metallhomöostase-Genen der beiden Arabidopsis-Arten geführt.Wir haben die Untersuchungen durch die Ana-lyse von transkriptionellen Antworten auf er-höhte Metallkonzentrationen ausgeweitet. Dieshat Einsichten in konservierte und artspezifi-sche Veränderungen unter Stress erbracht.

Wegen der angenommenen Bedeutung verän-derter Genaktivität in A. halleri analysieren wirdie Promotoren einiger Metallhomöostase-Ge-ne im Detail. Dies geschieht in transgenen A.thaliana -Linien. Unter anderem sind deshalbeine Reihe von Linien mit verkürzten Versionender A. halleri -Promotoren hergestellt worden,um so zur Identifizierung von für die starkekonstitutive Aktivität verantwortlichen cis-Ele-menten zu kommen.

Die genetischen Grundlagen der basalen Me-talltoleranz von Pflanzen wie auch der Hyper-toleranz der wenigen spezialisierten Arten aufmetallreichen Standorten sind bisher kaumbekannt. Wir haben deshalb ein umfangreichesScreening von A. thaliana durchgeführt undkonnten so eine Reihe von Mutanten isolieren,die einen Verlust der Toleranz gegenüber einemoder mehreren Metallen zeigen. Eingehendephysiologische Charakterisierung der Mutantenund erste Kartierungsexperimente wurden be-gonnen. In einem weiteren Projekt wird die

natürliche Diversität der Metalltoleranz, -akku-mulation und -verteilung in A. thaliana unter-sucht. Dabei sind signifikante Unterschiede ins-besondere in der Zn und Cd-Toleranz zwi-schen Ökotypen gefunden worden.

Die Bildung von Phytochelatinen (PCs) aus Glu-tathion, katalysiert durch das Enzym Phytoche-latinsynthase (PCS), ist essentiell für die Tolerie-rung von Cadmium- oder Arsen-Belastungdurch Pflanzen, Algen, einige Pilze und Nema-toden. Verfügbare Sequenzdaten deuten eineExpression von PCS-Genen bei sehr vielenOrganismengruppen außerhalb der Vertebratenan. Es ist unwahrscheinlich, dass die bisher er-wiesene Funktion diese weite Verbreitung er-klären kann. Wir suchen daher nach weiterenAktivitäten von Phytochelatinen und Phytoche-latinsynthasen. Eine der gefundenen Spuren zurEvolution von PCS ist die funktionelle Charak-terisierung eines PCS-verwandten bakteriellenProteins, das keine PCS-Aktivität besitzt, son-dern nur den formal ersten Schritt der PC-Syn-these, die Abspaltung des C-terminalen Glycins,katalysiert. Unseren Kooperationspartnern inCadarache (Frankreich) ist es mit Hilfe unsererE. coli -Klone gelungen, das bakterielle Proteinaus Nostoc spec. zu kristallisieren. Sie haben dieStruktur mit hoher Auflösung bestimmt. Diesedient uns nun als Orientierung für die gezielteGenerierung von PCS-Mutanten, um die Deter-minanten für die Peptidase- und die Trans-peptidase-Aktivität zu finden und damit Ein-sichten in die Evolution dieser Proteinfamilie zugewinnen.

Pflanzen müssen – wie alle anderen Lebewesen – die intrazelluläre Konzentration vonessentiellen, jedoch potentiell toxischen Schwermetallen wie Zink oder Kupfer sehrgenau regulieren. Außerdem müssen sie die Konzentrationen nichtessentieller, toxi-scher Schwermetalle (z.B. Cadmium) möglichst gering halten. Dies wird durch einNetzwerk von Transport-, Chelatierungs- und Sequestrierungsprozessen erreicht.Projekte dieser Gruppe zielen auf die molekulare Charakterisierung von Kompo-nenten der pflanzlichen Metallhomöostase, -toleranz und -hyperakkumulation durchUntersuchungen an Arabidopsis thaliana, dem auf mittelalterlichen Halden im Harzvorkommenden Metallophyten Arabidopsis halleri und der Spalthefe Schizosaccharo-myces pombe als zellulärem Modellsystem.

AG MetallhomöostaseLeiter: Stephan Clemens

Mitarbeiter

Annegret BähreckeDoktorandin

Thomas FritscheDoktorand

Marina HäußlerTechnische Assistentin

Daniel PeiskerDiplomand

Beate SchulzDiplomandin

Pierre TennstedtDoktorand

Aleksandra

TrampczynskaPostdoktorandin

Tino UnthanDiplomand

Michael WeberPostdoktorand

Die ersten Schritte einer Analysepipeline fürMassenspektrometrie-Daten bestehen aus Sig-nalverarbeitung und Peak-Detektion. Verschie-dene Software-Pakete wurden evaluiert undmit der am Institut eingesetzten kommerziellenMetAlign Software verglichen. Mit OpenMSund XCMS wurden zwei vielversprechendeSoftware-Pakete ausgewählt und im Testbetriebeingesetzt.

Basis für Massenspektrometrie-Analysen imHochdurchsatz ist die Entwicklung von Daten-banken für Roh- und Metadaten. Hier kooperie-ren wir eng mit den Standardisierungsgremiender HUPO (Human Proteome Organisation) unddem EBI (European Bioinformatics Institute).

Die so gespeicherten Metaboliten-Daten kön-nen als phänotypisches Merkmal interpretiertwerden und beschreiben unterschiedliche me-tabolische Zustände eines Systems, z. B. als Un-terscheidung von Ökotypen oder Stresszu-ständen. Verschiedene in der Statistik-Spra-che R implementierte hierarchische Cluster-Algorithmen wurden genutzt, um Arabidopsis-

Linien anhand von Metaboliten-Daten erfolg-reich zu trennen.

Bayes-Netze werden für die Rekonstruktionmetabolischer Netzwerke genutzt. Bayes -Netze sind grafische Modelle und geeignet fürdie Visualisierung biologischer Prozesse. EinBayes-Netz besteht aus einem gerichteten azy-klischen Graphen für die Repräsentation derMetabolite verbunden durch Kanten mitWahrscheinlichkeitsverteilungen für die Bezie-hungen. Für verschiedene Datensätze u.a. vonArabidopsis-Samen wurden erste Netze trai-niert und mit den Experimentatoren diskutiert.Deren Hypothesen über Zusammenhänge imStoffwechsel der tt4-Mutante mit unterdrück-ter Chalcon-Synthase lassen sich dabei wieder-finden.

Für die Analysen wurden serverbasierte Web-Applikationen entwickelt, die eine benutzer-freundliche Bedieneroberfläche zu den Daten-banken und Algorithmen bereitstellen. Auchhier wurde auf fortschrittliche Standards derJava Enterprise Architektur zurückgegriffen.

Am IPB wird momentan eine Bioinformatik und Metabolomics Plattform etabliert, in-dem Datenbanken und Anwendungen für eine datengetriebene Analyse und Anno-tation insbesondere von massenspektrometrischen Messungen erstellt werden.Dabei kommen Methoden der Mustererkennung, Datenbanktechnologien und mo-derne Software-Entwicklungsstrategien zum Einsatz.

AG Bioinformatik & MassenspektrometrieLeiter: Steffen Neumann

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Mitarbeiter

Björn EgertWissenschaftlicher Mitarbeiter

Yvonne PöschlDoktorandin

Ralf TautenhahnDoktorand

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Das Profiling von vor allem “sekundären” Meta-boliten in A. thaliana, das sich auf Kapillar-LCgekoppelt mit Elektrospray-Ionisierung-Quadru-pol-Flugzeit-Massenspektrometrie stützt (eng-lische Abkürzung CapLC-ESI-QqTOF-MS), istweiter optimiert und validiert worden. DasHauptaugenmerk lag dabei auf der stationärenPhase der LC, den Ionisierungsparametern, derQuantifizierung (Matrixeffekte) und der Daten-analyse. Durch die Einführung einer in Wage-ningen entwickelten Software (MetAlign) wur-de die vorher aufgebaute LC-MS-Datenanalysekomplementiert und die Geschwindigkeit ge-steigert. Dank dieser Verbesserungen konnteder Probendurchsatz erheblich gesteigert wer-den. Eine ACD-Datenbank für LC-MS-Spektrenwurde etabliert.

In Zusammenarbeit mit anderen Gruppen sindverschiedene Arabidopsis–Mutanten auf meta-bolische Auffälligkeiten untersucht worden. Diemeisten dieser Mutanten sind in der Pathogen-resistenz verändert und das jeweils betroffeneGen legt metabolische Veränderungen nahe. Fürzahlreiche Metabolite mit Abundanzverände-

rungen unter bestimmten Bedingungen oder inbestimmten Mutanten wurden Tandem-MS-Ana-lysen durchgeführt und so strukturelle Informa-tionen generiert. Die Zahl der identifiziertenMetabolite konnte damit drastisch erhöht wer-den. Eine ganze Reihe der gefundenen Verbin-dungen sind in A. thaliana bisher noch nicht be-schrieben worden.

In Vorbereitung auf die Arbeit an Raps wurdedie Samen-Metabolom-Analyse für A. thalianaetabliert. Nach Optimierung der Extraktionkonnten viele Metabolite identifiziert werden.Die meisten Pilotexperimente zum Samen -Metabolom wurden an transparent testa -Mutanten durchgeführt. Dieses Arabidopsis-Samen-Metabolite Profiling haben wir jetzt aufRapssamen übertragen. Die Analyse einigertransgener Linien wurde begonnen. Ziel ist es,das Ausmaß nichtintendierter metabolischerVeränderungen in Linien zu vergleichen, dieentweder durch klassische Züchtung oderdurch transgene Ansätze mit demselben Zielentwickelt worden sind.

Diese Gruppe hat sich aus einem Projekt entwickelt, das im Rahmen der deutschenPflanzengenom-Initiative GABI das Ziel verfolgte, für Arabidopsis thaliana ein umfas-sendes Profiling von Proteinen, Peptiden und Metaboliten zu entwickeln und sich da-mit Functional Genomics -Werkzeuge aufzubauen. Der Fokus liegt inzwischen aufeinem Metabolite Profiling, das sich auf Flüssigchromatographie gekoppelt mit Mas-senspektrometrie stützt. Die gewonnenen Profile werden für die Detektion früher,stressinduzierter Veränderungen vor allem im Sekundärstoffwechsel sowie generellfür die Untersuchung entwicklungs- und anpassungsbedingter Veränderungen und diebiochemische Charakterisierung von Mutanten genutzt. Auch sollen die Möglichkei-ten des Metabolite Profiling für die Biotechnologie von Nutzpflanzen (insbesondereRaps) eingesetzt werden.

Metabolite Profiling in Arabidopsis und Nutzpflanzen, GABILeiter: Stephan Clemens & Dierk Scheelin Kooperation mit Jürgen Schmidt & Ludger Wessjohann

Mitarbeiter

Dr. ChristophBoettcherPostdoktorand

Frank BretschneiderDoktorand

Dr. Edda v. Roepenack-Lahaye

Postdoktorandin

Michaela WinklerTechnische Assistentin

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Publikationen 2005 Feilner,T., Hultschig, C., Lee, J., Meyer, S., Immink,R.G.H., Koenig, A., Possling, A., Seitz, H., Beverid-ge,A., Scheel, D., Cahill, D. J., Lehrbach, H., Kreutz-berger, J. & Kersten, B. High-throughput identifica-tion of potential Arabidopsis MAP kinases sub-strates. Mol. Cell. Proteomics 4, 1558-1568.

Lanquar,V., Lelievre, F., Bolte, S., Hames, C.,Alcon,C., Neumann, D.,Vansuyt, G., Curie, C., Schroder,A., Krämer, U., Barbier-Brygoo, H. & Thomine, S.Mobilization of vacuolar iron by AtNRAMP3 andAtNRAMP4 is essential for seed germination onlow iron. EMBO J. 24, 4041-4051.

Li, C.-M., Haapalainen, M., Lee, J., Nürnberger, T.,Romantschuk, M. & Taira, S. Harpin of Pseudomo-nas syringae pv. phaseolicola harbors a protein bin-ding site. Mol. Plant Microbe Interact.18, 60-66.

Lipka, V., Dittgen, J., Bednarek, P., Bhat, R., Wier-mer, M., Stein, M., Landtag J., Brandt,W., Rosahl, S.,Scheel, D., Llorente, F., Molina, A., Parker, J., Som-merville, S. & Schulze-Lefert, P. Pre- and postinva-sion defenses both contribute to nonhost resi-stance in Arabidopsis. Science 310, 1180-1183.

Miersch, J., Neumann, D., Menge, S., Bärlocher, F.Baumbach, R. & Lichtenberger, O. Heavy metalsand thiol pool in three strains of Tetracladiummarchalianum. Mycological Progress 4 (3), 185-194.

Miroshnichenko, S.,Tripp, J., zur Nieden, U., Neu-mann, D., Conrad, U. & Manteuffel, R. Immunomo-dulation of function of small heat shock proteinsprevents their assembly into heat stress granulesand results in cell death at sublethal temperatu-res. Plant J. 41, 269-281.

Overmyer, K., Brosché, M., Pellinen, R., Kuittinen,T.,Tuominen, H., Ahlfors, R., Keinäen, M., Saarma,M., Scheel, D. & Kangasjärvi, J. Ozone-induced pro-grammed cell death in the Araboidopsis radical-induced cell death1 mutant1. Plant Physiol. 137, 1-13.

Racape, J., Belbahri, L. Engelhardt, S., Lacombe, B.,Lee, J., Lochmann, J., Marais,A., Michel, N., Nürn-

berger,T., Parlange, F., Puverel, S. & Keller, H. Ca2+-dependent lipid binding and membrane integra-tion of PopA, a harpin-like elicitor of the hyper-sensitive response in tobacco. Molecular Microbio-logy, 58 (5), 1406-1420.

*Weigel, R.R., Pfitzner, U.M. & Gatz, C. Interactionof NIMIN1 with NPR1 modulates PR gene ex-pression in Arabidopsis. Plant Cell 17, 1279-1291.

Zöllner, F., Neumann, S., Kummert, S. & Sagerer, G.Database driven test case generation for protein-protein docking. Bioinformatics 21(5), 683-684.

Publikationen im DruckKrämer, U. & Clemens, S. Functions and homeos-tasis of zinc, copper and nickel in plants. Topics inCurrent Genetics.

Prost, I., Dhondt, S., Rothe, G.,Vicente, J., Rodri-guez, M.J., Kift, N., Carbonne, F., Griffith, G., Es-querré-Tugayé, M.T., Rosahl, S., Castresana, C.,Hamberg, M. & Fournier, J. Evaluation of the anti-microbial activities of plant oxylipins supportstheir involvement in defense against pathogens.Plant Physiol.

Tautenhahn, R., Ihlow, A. & Seiffert, U. Adaptivefeature selection for classification of microscopeimages. Proceedings WILF.

Bücher und Buchkapitel im DruckClemens, S., Böttcher, C., Franz, M.,Willscher, E.,v. Roepenack-Lahaye, E. & Scheel, D. CapillaryHPLC coupled to electrospray ionization quadru-pole time-of-flight mass spectrometry. In: PlantMetabolomics, (Saito, K.,Willmitzer, L. & Dixon, R.eds.) Springer Verlag, Heidelberg.

* Dr. Ralf Weigel arbeitet seit Juli 2005 am IPB.Die hier aufgeführte Publikation beruht aufArbeiten, die er am Albrecht-von-Haller Institutan der Universität Göttingen durchgeführt hat.

Publikationen der Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie

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Abteilung SekundärstoffwechselLeiter: Professor Dieter StrackSekretärin: Ildikó Birkás

Im Zentrum unserer Forschungsarbeiten steht die Untersuchung der moleku-laren Regulationsmechanismen des pflanzlichen Sekundärstoffwechsels. Dabei

konzentrieren wir uns besonders auf Phenylpropanoide und Isoprenoide. Die Ar-beiten beinhalten sowohl die Isolierung und Charakterisierung von Enzymen undder kodierenden cDNAs als auch die Aufklärung der Regulation der zell- und ge-webespezifischen Genexpression. In verschiedenen Projekten werden pflanzlicheTransferasen bearbeitet. Dazu gehören Malat- und Cholin-Hydroxyzimtsäure(HCA)-Transferasen und verschiedene HCA-Glucosyltransferasen ausArabidopsis und Raps (Arbeitsgruppe Phenylpropanstoffwechsel) sowie Methyl-transferasen aus dem Eiskraut (Arbeitsgruppe Metabolite Profiling & Enzymbio-chemie). Wesentliche Ziele dieser Arbeiten sind die Ermittlung der Struktur-Funktionsbeziehungen der Enzyme und die Aufklärung des evolutionären Ur-sprungs der kodierenden Gene. HCA-Transferasen, die β-Acetalester als Acyl-donatoren akzeptieren, konnten als Serin-Carboxypeptidase-ähnliche (SCPL)Acyltransferasen klassifiziert werden. Durch Strukturmodellierung der HCA-Transferasen konnten erste molekulare Vorstellungen zu den Substratspezifitätengewonnen werden. Die Kristallisation einer Methyltransferase aus dem Eiskrautermöglichte die Aufklärung der dreidimensionalen Struktur des Enzyms. In gen-technologischen Arbeiten an Raps (Arbeitsgruppe Phenylpropanstoffwechsel) ist esgelungen, durch Transformation mit einem dsRNAi-Konstrukt zur Suppressioneines HCA-Glucosyltransferase-Gens den Gehalt an antinutritiven Samen-Bitter-stoffen drastisch zu senken.

Weitere Arbeiten zielen auf die Aufklärung metabolischer Veränderungen und derRolle pflanzlicher Sekundärstoffe in Interaktionen der Pflanze mit ihrer Umwelt.In der Arbeitsgruppe Zellbiologie der Mykorrhiza wird die Rolle von Phytohormo-nen, wie z.B. Jasmonaten, und Veränderungen cytologischer Strukturen, insbeson-dere der Plastiden, in mutualistisch-symbiotischen Wurzel-Pilz-Interaktionen inarbuskulären Mykorrhizen, untersucht. Die Arbeitsgruppe Molekulare Physiologieder Mykorrhiza analysiert die Biosynthese (differenzielle Genexpression) und denAbbau von Carotinoiden in mykorrhizierten Wurzeln. Diese Projekte werdenverstärkt durch Untersuchungen der Arbeitsgruppe Metabolite Profiling & Enzym-biochemie, in denen umfassende Analysen der Veränderungen der Primär- undSekundärstoffmuster durchgeführt werden. Ziel dieser Arbeiten ist die Auf-klärung der molekularen Interaktionen, die die Entwicklung und die erfolgreicheEtablierung der arbuskulären Mykorrhiza steuern.

34

Durch Transformation mit einem dsRNAi-Konstrukt

zur samenspezifischen Suppression von BnSGT1 konn-

ten transgene Rapslinien erzeugt werden, die einen

deutlich verringerten Sinapingehalt (20% im Vergleich

zu Wildtyp-Pflanzen) aufweisen. Transkriptanalysen

haben gezeigt, dass in den dsRNAi-Pflanzen die Menge

an BnSGT-mRNA stark verringert ist. Dieser Suppres-

sionseffekt hält in der jungen Keimpflanze an und be-

wirkt,dass in den Kotyledonen während der ersten sie-

ben Tage der Keimlingsentwicklung kein Sinapoylmalat

akkumuliert. Dieser Mangel wird erst nach etwa zehn

Tagen ausgeglichen. Von transgenen Rapspflanzen, die

ein dsRNAi-Konstrukt zur simultanen Suppression von

BnSGT1- und BnSCT-Genen enthalten, wurden T2-Sa-

men in Einzelkornanalyse untersucht. In einzelnen Sa-

men der segregierenden Population konnte eine Ab-

senkung des Sinapingehalts um bis zu 70% festgestellt

werden.

Die Expressionsmuster der bisher aus B. napus identifi-

zierten Glucosyltransferase-Sequenzen weisen darauf

hin, dass BnSGT1 das einzig relevante Gen für die sa-

menspezifische Synthese von Sinapoylglucose ist.Wäh-

rend der Samenentwicklung von B. napus wird vorwie-

gend das B. oleracea-spezifische BnSGT1-Allel expri-

miert. Für dieses Allel wurde ein BAC-Klon isoliert und

7,5 kb des Gen-Locus sequenziert. Die Funktion der

von uns identifizierten BnSCT-cDNA konnte durch

Komplementierung der SCT-defizienten Arabidopsis-

Mutante sng2 nachgewiesen werden. GUS-Fusions-Ex-

perimente in Arabidopsis bestätigten die Aktivität und

Samenspezifität des isolierten BnSCT-Promotors.

Aus keimenden Rapssamen wurde das Enzym Sinapin-

esterase gereinigt.Von den endogenen Substraten zeigt

das Enzym Präferenz für Sinapin. Ausgehend von Pep-

tidsequenzen des gereinigten Proteins konnte die

cDNA aus B. napus isoliert werden. Die vergleichende

Sequenzanalyse führte zur Identifizierung von homo-

logen Genen aus Arabidopsis.

Die Arbeiten mit Arabidopsis sind darauf ausgerichtet,

die Funktion der vier Gene für esterbildende HCA-

GTs (AtSGT, AtHCA-GT1-3) in der Pflanze aufzuklären.

Expressionsanalysen zeigen, dass alle vier Gene wäh-

rend der Samenentwicklung exprimiert werden, wobei

das AtSGT-Transkript die höchste Abundanz erreicht

und ein Maximum im jungen Keimling aufweist. Ge-

meinsames Charakteristikum aller vier HCA-GT-Gene

ist die Expression auf sehr niedrigem Niveau unter

Normalbedingungen. Durch UV-B-Stress wird die Ex-

pression von AtSGT in den Blättern stark induziert. Ziel

dieser Arbeiten ist es, in den Arabidopsis-Linien mit

veränderter Genexpression metabolische Veränderun-

gen aufzuklären und daraus die biologische Bedeutung

dieser Gene abzuleiten.

SCT und SMT (Sinapoylglucose:Malat-Sinapoyltransfe-

rase) sind homolog zu Serin-Carboxypeptidasen. Se-

quenzanalysen zeigen, dass die Glucoseester-abhängi-

gen Acyltransferasen eine eigene Gruppe innerhalb der

SCPL-Proteinfamilie bilden, die spezifisch für höhere

Pflanzen zu sein scheint. Um die molekulare Ursache

für den Übergang von Hydrolase- zur Acyltransferase-

Funktion zu verstehen, soll die Arabidopsis-SMT kris-

tallisiert und ihre Struktur aufgeklärt werden. Voraus-

setzung dafür ist ein heterologes Expressionssystem,

das die Gewinnung größerer Mengen enzymatisch akti-

ven Enzyms ermöglicht. Durch Sequenzoptimierung

und Erhöhung der Kopienzahl des Expressionsvektors

konnte Saccharomyces cerevisiae an diese Erfordernisse

angepasst werden. Die Strukturmodellierung wurde

durch die Einbeziehung mehrerer bekannter Struktu-

ren von Serin-Carboxypeptidasen wesentlich erwei-

tert. Durch vergleichende Analyse verschiedener

Strukturen und Modelle konnten die Vorstellungen zu

Substratspezifität und funktionell wichtigen Aminosäu-

repositionen konkretisiert werden.

AG PhenylpropanstoffwechselLeiter: Dieter Strack & Carsten Milkowski

Hydroxyzimtsäuren (HCAs) sind zentrale Vorstufen für sekundäre Pflanzenstoffe wie Flavo-noide, Stilbene, Cumarine oder Lignine, die aber auch in Form ihrer Ester oder Amide vor-kommen. Im Mittelpunkt unserer Arbeiten steht der Stoffwechsel von Sinapoylcholin(Sinapin) und Sinapoylmalat, die in Samen bzw. Blättern von Brassicaceen akkumulieren.Diese Ester werden durch Transacylierung von HCA-Glucoseestern synthetisiert. In denSamen sind die Enzyme UDP-Glucose:Sinapinsäure-Glucosyltransferase (BnSGT1) und Sina-poylglucose:Cholin-Sinapoyltransferase (BnSCT) von zentraler Bedeutung. Während derKeimung wird Sinapin durch die Sinapinesterase (SCE) hydrolysiert. Die Suppression vonBnSGT1 führte zur drastischen Absenkung des antinutritiven Sinapins und anderer Sinapat-Ester in Rapssamen (Brassica napus). Arbeiten zur molekularen Evolution von Serin-Carboxypeptidase-ähnlichen Acyltransferasen, z.B. BnSCT, haben die Aufklärung vonStruktur-Funktionsbeziehungen dieser Enzyme zum Ziel.

Mitarbeiter

Alfred BaumertWissenschaftlicher Mitarbeiter

Kathleen ClaußDoktorandin

Claudia HornTechnische Assistentin

Dirk MeißnerDoktorand

Juliane MittaschDoktorandin

Ingrid OtschikTechnische Assistentin

Diana SchmidtDoktorandin

Felix StehleDoktorand

Zur Aufklärung der Bedeutung und Funktionvon Apocarotinoiden für die Symbiose wirdeine RNAi-vermittelte Suppression der Genak-tivität von 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphat-Syntha-se 2 (DXS2) in Medicago truncatula untersucht. Fürden von der DXS katalysierten ersten Schrittdes MEP-Wegs existieren in den meisten Pflan-zen zwei divergente Gene (DXS1 und DXS2),von denen DXS2 ein attraktives Objekt für un-sere Zielstellung ist, da nur dieses Isogen durchMykorrhizierung reguliert wird. Zur Transfor-mation von Wurzeln mittels Agrobacterium rhi-zogenes (hairy roots) wird das pRNAi /pRedRoot-Vektorsystem mit DsRED1 als Fluo-reszenzmarker verwendet. Erste Ergebnissedieser Strategie zeigen eine Korrelation vonverminderten Transkriptniveaus der MtDXS2mit einer signifikanten Reduktion der Apoca-rotinoidgehalte in M. truncatula -hairy roots,verbunden mit einem deutlichen Rückgang vonMykorrhizastrukturen nach neun WochenKolonisierung. Die Veränderung der Mykorrhi-zierung bei signifikanter Absenkung von zweiunterschiedlichen Carotinoid-Spaltprodukten(C13-Cyclohexenon- und C14-Mycorradicinderi-vate) nach neun Wochen Mykorrhizierungkonnte über die parallele Reduktion anfärbba-rer Pilzsstrukturen, eines pilzspezifischenZuckers (Trehalose) und eines pilzlichen mole-kularen Markers für funktionelle Arbuskeln(Transkriptniveaus von MtPT4) gezeigt werden.Eine Kolonisierung über sieben Wochen zeigteebenfalls reduzierte Apocarotinoidkonzentra-

tionen, aber weniger deutliche Auswirkungenauf die Mykorrhiza.

Der Evolutionsaspekt divergenter DXS-Genewurde an Gymnospermen im System Piceaabies weiter bearbeitet und auf Moose (Physco-mitrella patens) ausgeweitet. Bisherige Ergeb-nisse weisen überraschend auf eine höhereKomplexität der DXS-Genorganisation in die-sen evolutionsgeschichtlich älteren Pflanzen ge-genüber den bisher untersuchten Angio-spermen hin. Für P. abies wurde in Zusammen-arbeit mit Michael Philipps (Max- Planck-Insti-tut für chemische Ökologie, Jena) die Existenzvon differentiell regulierten Orthologen fürDXS1 und DXS2 der Angiospermen gezeigt.Zusätzlich gibt es eine weitere Aufspaltung in-nerhalb der DXS2-Klasse, die in Gymnosper-men verbreitet zu sein scheint und in Formverschiedener Transitpeptide und nur zu etwa86% identischer reifer DXS2-Proteine auftritt.Im Moos P. patens konnten vier eng verwandteDXS-Gene nachgewiesen werden.

Ein Projekt zum Nachweis zellspezifischer diffe-renzieller Akkumulation von DXS-Proteinenwurde im System Tomate neu begonnen. Hierwird aktuell versucht, spezifische Peptidanti-körper für die beiden DXS-Isoenzyme zu gene-rieren. Diese sollen in Immunlokalisationsexpe-rimenten u.a. an Trichomen der Tomatenblättereingesetzt werden.

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AG Molekulare Physiologie der MykorrhizaLeiter: Michael H.Walter

Bei der arbuskulären Mykorrhiza, einer mutualistischen Symbiose zwischenBodenpilzen und Pflanzenwurzeln, entwickeln die Pilze in den Zellen der innerenWurzelrinde hau-storienähnliche Organe (Arbuskeln), die dem Stoffaustausch die-nen. Die Arbeitsgruppe untersucht die Biosynthese mykorrhizaspezifischer Apocaro-tinoide und versucht, deren Funktion aufzuklären. Schwerpunkt ist der erste Syn-theseschritt im Methylerythritolphosphat (MEP) -Weg, der bezüglich Organisation,zellspezifischer Expression, Evolution und RNAi-vermittelter Suppression zugehöri-ger Gene bearbeitet wird.

Mitarbeiter

Daniela FloßDoktorandin

Kerstin MankeTechnische Assistentin

Heike PaetzoldDoktorandin

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AG Zellbiologie der MykorrhizaLeiterin: Bettina Hause

Die Allenoxidcyclase (AOC) ist das Schlüssel-enzym der JA-Biosynthese. Nach Isolation undCharakterisierung einer cDNA für dieses En-zym aus Medicago truncatula (MtAOC1) wurdedie cDNA zur konstitutiven Überexpressionbzw. zur Suppression der AOC in Medicago-Wurzeln verwendet. Hierfür nutzten wir dieMethode der Wurzeltransformation, bei derchimäre Pflanzen mit Wildtyp-Spross undtransgener Wurzel entstehen. Es wurdenVektoren unter Verwendung des PlasmidspRedRoot erstellt, die eine Selektion dertransgenen Wurzeln mittels der Fluoreszenzvon DsRED ermöglichen. Die Suppression derMtAOC1 führte zu Pflanzen mit einer verrin-gerten AOC-Expression und verminderten JA-Gehalten in den Wurzeln. Diese Reduzierungim JA-Gehalt hatte eine verringerte Mykor-rhizierung der Pflanzen zur Folge. Um die mög-liche Funktion der JA in der Mykorrhizierungzu klären, werden transgene mykorrhizierteWurzeln für die Analyse des Transkript-Profils(Zusammenarbeit mit Helge Küster, UniversitätBielefeld) und der Akkumulation von Metabo-liten (Zusammenarbeit mit Willibald Schlie-mann, IPB Halle) genutzt. Zur Analyse der Rollevon JA in einer tripartigen Interaktion wurdedas Pflanze-Pathogen-System M. truncatula/Aphanomyces euteiches in unserem Labor eta-bliert. Für die Bestimmung der simultanen Ko-lonisierung von M. truncatula mit Glomus intradi-ces und A. euteiches entwickelten wir eine mole-kularbiologische Methode auf Basis der qRT-PCR unter Verwendung der entsprechendenrRNA-Sequenzen.

Der Anstieg im JA-Gehalt während der Ausbil-dung der AM könnte auch Folge der verstärk-ten Sink-Wirkung mykorrhizierter Wurzeln

sein. Deshalb wurden verschiedene transgeneTabaklinien, die eine Hefe-Invertase exprimie-ren, genutzt, um den Kohlenhydrat-Status inden Wurzeln zu ändern (Zusammenarbeit mitUwe Sonnewald, Institut für Pflanzengenetikund Kulturpflanzenforschung, Gatersleben. DieErhöhung des Hexose-Saccharose-Verhältnis-ses hatte jedoch keinen Einfluss auf die Mykor-rhizierung, wie mittels mikroskopischer, bio-chemischer und molekularer Methoden festge-stellt wurde. Im Gegensatz dazu führte eineVerringerung der Hexose-Versorgung derWurzeln durch die Überexpression einerPyrophosphatase zur Verringerung der Mykor-rhizierung.

Proliferation der PlastidenAuf die Kolonisierung einer Kortexzelle durcheine Arbuskel reagieren die Plastiden zunächstmit einer intensiven Teilungsaktivität. Die dabeientstehenden linsenförmigen Plastiden sindvermutlich für die Biosynthese von Fett- undAminosäuren für den Aufbau der periarbusku-lären Membran verantwortlich. Beim Abbauder symbiotischen Strukturen hingegen bildensich ausgedehnte längliche Plastiden. Da auchzu diesem Zeitpunkt eine beträchtliche Anzahlvon Ringen des Plastidenteilungsproteins FtsZzu beobachten ist, könnte diese Phase durcheine wiederholte Teilung und Verschmelzungeinzelner länglicher Plastiden gekennzeichnetsein. Ein metabolisches Charakteristikum derPlastiden der späten Phase ist die zu diesemZeitpunkt ablaufende Bildung von Apocaroti-noiden. Da diese Phase offensichtlich von be-sonderer Bedeutung für das Verständnis diesesStoffwechselprozesses ist, steht die Analyse desArbuskelabbaus im Zentrum zukünftiger Ar-beiten.

Zellbiologische Aspekte bei Ausbildung der arbuskulären Mykorrhiza (AM) bilden denFokus unserer Arbeiten. Die mögliche Funktion von Jasmonsäure (JA) bei der Etablie-rung dieser Symbiose soll mittels reverser Genetik analysiert werden. Außerdemwird der Einfluss eines transgen veränderten Kohlenhydrat-Status auf die Mykorrhi-zierung untersucht. Weitere Analysen betreffen die Proliferation der Plastiden wäh-rend der AM.

Mitarbeiter

Thomas FesterPostdoktorand

Susann GürtlerStudentin im Praxissemester

Ulrike HuthTechnische Assistentin

Paul KnickDiplomand

Dagmar KnöfelTechnische Assistentin

Swanhild LohseDoktorandin

Cornelia MroskDoktorandin

Anja NickstadtPostdoktorandin

Sara SchaarschmidtDoktorandin

Rostand Tonleu TonfackDiplomand

Carola TretnerWissenschaftliche Mitarbeiterin

GC/MS-, LC/ESI-MS- und HPLC-Metaboliten-daten der Wurzeln von Pflanzen mit unter-schiedlicher Phosphatgabe wurden mit denender mykorrhizierten Wurzeln zunehmenden Al-ters verglichen. Die statistische Auswertungder MS-Daten erfolgte auf der Basis charakte-ristischer Fragment-Ionen. Die GC/TOF-MS-Daten der Hexanextrakte ergaben mit Hilfe ei-nes rekursiven Identifikationsverfahrens Serienvon gerad- und ungeradzahligen gesättigtenFettsäuren (C8–C26) und Fettalkoholen (C10–C24). Zusätzlich wurden ungesättigte Fett-säuren (C16, C18, C20), einschließlich der pilz-lichen Fettsäuren, in höherer Menge späterenZeitpunkten zugeordnet. Mittels LC/MS konn-ten 21 Saponine durch Vergleich mit Literatur-daten strukturell zugeordnet und zwei neuemalonylierte Saponine aufgefunden werden.Die mykorrhizaspezifischen Cyclohexenon-derivate wurden als Blumenol C- und 13-Hy-droxyblumenol C-glucoside und deren Malo-nylkonjugate identifiziert. Als zellwandgebun-dene Phenole konnten sieben Vertreter einerSerie 4-hydroxy-, 4-hydroxy-3-methoxy- und 4-hydroxy-3,5-dimethoxy-substituierter Benzal-dehyde, Benzoesäuren und Hydroxyzimtsäurennachgewiesen und quantifiziert werden. Nur inZellwandhydrolysaten mykorrhizierter Wur-zeln wurde Tyrosol als Hauptkomponente de-tektiert. Die mathematische Auswertung meh-rerer Mykorrhizierungsparameter (Mykorrhi-

zierungsrate, Glomus-rRNA und MTPT4) zwi-schen zwei und acht Wochen ergab ähnlichesigmoidale Zeitverläufe. Die Suppression derDXS durch dsRNAi führte zu einer starken Ver-minderung des “Gelben Pigments” und der Cy-clohexenonderivate im Vergleich zu Kontrollen.

O-MethyltransferasenDie Mg2+-abhängige Phenylpropan- und Flavo-noid methylierende PFOMT aus Mesembryan-themum crystallinum gehört zu einer Unter-gruppe regiospezifischer Methyltransferasen,die vicinale Dihydroxygruppen zahlreicher Sub-strate methylieren. Erfolgreiche Kristallisationund 3D-Röntgenstrukturanalyse der PFOMTzeigten eine dimere Struktur sowie hohe Ähn-lichkeiten zu einer homologen, aber spezifi-schen Caffeoyl-CoA-OMT aus Medicago sativa.In beiden Fällen ist die genaue Anordnung desN-Terminus nicht geklärt, der im Falle derPFOMT maßgeblich an der Substratspezifitätbeteiligt ist. Weitere enzymatische Tests kon-zentrieren sich auf eine noch hypothetischeProtease, die in M. crystallinum diesen N-Ter-minus vom reifen Enzym entfernt. Darüber hin-aus werden (Knockout)-Mutanten dieser OMTsvon Arabidopsis thaliana auf mögliche Änderun-gen im Chemo- und Phänotyp untersucht unddie zell- und gewebespezifische Lokalisation re-dundanter Klasse I-O-Methyltransferasen mit-tels Immunfluoreszenz analysiert.

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AG Metabolite Profiling & EnzymbiochemieLeiter:Willibald Schliemann

Die Veränderungen in den Primär- und Sekundärstoffen während der Etablierung derarbuskulären Mykorrhiza im Modellsystem Medicago truncatula /Glomus intraradiceswerden durch Metabolite Profiling charakterisiert. Das Ziel ist das funktionelle Ver-ständnis der Zusammenhänge zwischen der mykorrhizaspezifischen Genexpressionund den Metabolitenprofilen. O-Methyltransferasen (OMTs) des pflanzlichen Sekun-därstoffwechsels sind maßgeblich für die Vielfalt pflanzlicher Naturstoffe verantwort-lich. Durch Ermittlung von 3D-Proteinstukturen sollen Fragen zur Substratspezifitätund zur molekularen Evolution kationenabhängiger OMTs geklärt werden.

Mitarbeiter

Christian AmmerWissenschaftlicher Mitarbeiter

Barbara KolbeTechnische Assistentin

Jakub KopickiGastwissenschaftler

Thomas VogtPostdoktorand

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Publikationen 2005Baumert,A., Milkowski, C., Schmidt, J., Nimtz, M.,Wray,V. & Strack, D. Formation of a complex pat-tern of sinapate esters in Brassica napus seeds,catalyzed by enzymes of a serine carboxypepti-dase-like acyltransferase family? Phytochemistry66, 1334-1345.

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Ziegler, J., Diaz-Chávez, M.L., Kramell, R.,Ammer,C. & Kutchan,T.M. Comparative macroarray ana-lysis of morphine containing Papaver somniferumand eight morphine free Papaver species identi-fies an O-methyltransferase involved in benzyliso-quinoline biosynthesis. Planta 222, 458-471.

Publikationen im DruckSchliemann,W., Schneider, B.,Wray,V., Schmidt, J.,Nimtz, M., Porzel,A. & Böhm, H. Flavonols and anindole alkaloid skeleton bearing identical acyla-ted glycosidic groups from yellow petals of Papa-ver nudicaule. Phytochemistry.

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Publikationen der Abteilung Sekundärstoffwechsel

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Abteilung Administration, Zentrale Dienste & TechnikLeiter: Lothar FranzenSekretärin: Cindy Maksimo

Z wei große Bauvorhaben prägten im vergangenen Jahr die Tätigkeiten derAbteilung Administration, Zentrale Dienste und Technik. Unter Feder-

führung der Projektleitung Neubau wurde im April 2005 das neue Gewächshausfertiggestellt. Mit einer Nutzfläche von rund 350 Quadratmetern soll das Treib-haus den erhöhten Ansprüchen aller vier wissenschaftlichen Abteilungen an An-baufläche für transgene Versuchspflanzen genügen. Seit Mai 2005 werden in sie-ben vollklimatisierten Pflanzkammern wissenschaftliche Versuchspflanzen wieTomaten, Mohn,Tabak und Raps gezogen. Darüber hinaus gibt es zwei Kammernfür Tropenpflanzen und diverse Funktionsräume für Büroarbeiten, das Mischenvon Erden und Autoklavieren. Die Pflanzkammern sind regeltechnisch auf höch-stem technischen Niveau.Alle geforderten Komponenten wie Licht, Schatten,Tag-und Nachtzeiten, Temperatur und Feuchtigkeit können von einem zentralenComputer aus geregelt werden. Der Einbau von je zwei Klimageräten pro Pflanz-kammer garantiert die Aufrechterhaltung der klimatischen Bedingungen bei Aus-fall eines Gerätes. Die Gesamtbaukosten von 2,4 Millionen Euro wurden je zurHälfte vom Bund und vom Land Sachsen-Anhalt getragen.

Im August wurde zudem mit dem Ersatzneubau eines Zentralen Service-komplexes begonnen. Der Komplex wird aus zwei separaten Gebäuden beste-hen, von denen eines die Mitarbeiter der Bereiche Bauunterhaltung, Handwerkund Gärtnerei beherbergen soll. Im zweiten Trakt wird es auf einer Fläche von200 Quadratmetern Labore für Gastwissenschaftler mit biologischen und chemi-schen Arbeitsplätzen geben. Auch die Mitarbeiter der Arbeitsgruppen Bioinfor-matik, Grafik und Fotografie werden hier ihr neues Domizil finden. Für die Bau-kosten sind etwa 2,5 Millionen Euro veranschlagt. Die Fertigstellung wird voraus-sichtlich Ende 2006 erfolgen.

40

Mitarbeiter der AbteilungAdministration, Zentrale Dienste und Technik

Arbeitsgruppe HaushaltLeiterin: Barbara WolfGudrun SchildbergKerstin Wittenberg

PersonalangelegenheitenLeiterin: Kerstin BalkenhohlAlexandra BurwigKathleen Weckerle

Allgemeine VerwaltungLeiterin: Rosemarie StraßnerHeide PietschClemens SchinkeElviera Schotte

Auszubildende zumVerwaltungsfachangestelltenMaike Hildebrandt Oliver Prudyus Mandy Schatkowsky

BibliothekLeiterin:Andrea PiskolAntje WernerAnja Gärtner,Auszubildende

Grafik & FotografieLeiterin: Christine KaufmannAnnett Kohlberg

Gebäude und LiegenschaftenVorarbeiter: Michael KrägeCarsten KothJörg LemnitzerKlaus-Peter SchneiderEberhard Warkus

Projektleitung NeubauLeiterin: Heike BöhmCatrin Timpel

Geräte und ElektronikLeiter: Hans-Günter KönigHolger BartzMatthias FrankeRonald SchellerKevin Begrow,Auszubildender

Marcel Volkmann,Auszubildender

GärtnereiKristina Rejall,Leiterin Gewächshäuser J und KIris Rudisch,Leiterin Gewächshaus NMartina AllstädtChristian MüllerSteffen RudischKatja SchemingAndrea VoigtSabine VoigtAnnett Grün,Auszubildende

Philipp Plato,Auszubildender

QuerschnittsbereicheJürgen Gaul,Kraftfahrer

Susanne Kubenz,PR-Assistentin

Sylvia Pieplow,PR-Referentin

Hans-Jürgen Steudte,Chemikalienlager

41

Stellenplan

Anzahl der Mitarbeiter im Jahresdurchschnitt 188

Anteil der Vollbeschäftigten in % 61

Anteil der Teilzeitbeschäftigten in % 39

Anzahl der Planstellen 92

Beschäftigungspositionen Haushalt 26

Über Drittmittel finanzierte Positionen (im Durchschnitt) 43

Über Hochschulwissenschaftsprogramm (HWP) finanzierte Positionen 5

Anteil der weiblichen Beschäftigten in % 58

Fluktuationsrate in % 9

Durchschnittsalter der Beschäftigten 37 Jahre

Anzahl der Gastwissenschaftler (im Durchschnitt) 27

Berufsausbildungim kaufmännischen Bereichin der Gärtnereiin der Bibliothekin der Systemadministrationim Labor

32122

Erfolgreiche Berufsabschlüsse im Jahr 2005in der Gärtnerei 2

Anzahl der Auszubildenden im Durchschnitt 10

Beschäftigungsgruppen und Finanzierungsgrundlage

Forschungsfinanzierungen auf dieserund den kommenden Seiten erfolgtendurch:

BASF BASF AG

Bionorica Bionorica AG

BMBF Bundesministeriumfür Bildung und Forschung

DAAD Deutscher AkademischerAustauschdienst

DFG DeutscheForschungsgemeinschaft

Elsevier Elsevier Science Publisher

EU Europäische Union

Firmenich Firmenich Company

Hopsteiner Hopsteiner Company

HWP Hochschulwissenschaftspro-gramm

IconGenetics

Icon Genetics AG

MK-LSA Kultusministerium des Landes Sachsen-Anhalt

MLU Martin-Luther- UniversitätHalle-Wittenberg

Probiodrug Probiodrug AG

SFB 648 Sonderforschungs-bereich 648 der DFG

Wella Wella AG

42

Haushalts- und Drittmittel

in Millionen Euro

Investitionshaushalt

Großgeräteinvestitionen gesamt 1,1

Bauinvestitionen gesamt 1,6

Summe 2,7

Gesamtetat des IPB

in Mio. Euro in %

Grundfinanzierung

Personalausgaben 5,3 41,1

Sachausgaben 2,5 19,4

Zuweisungen / Zuschüsse 0,1 0,8

Investitionen 2,7 20,9

Hochschulwissenschaftsprogramm (HWP) 0,2 1,6

Zwischensumme 10,8

Drittmittelfinanzierung

BMBF 0,5 3,9

MK LSA 0 0,0

DFG 1,1 8,4

Industrie 0,3 2,3

EU 0,1 0,8

sonstige 0,1 0,8

Zwischensumme 2,1

Summe 12,9 100,0

Drittmittel16,2 %

HWP1,6 % Investitionen

20,9 %

Personalausgaben41,1 %

Sachausgaben 20,2 %

43

Drittmitteleinsatz

Projekt & Projektleiter GesamtlaufzeitZuwendungs-/Auftraggeber

Anteil 2005in Euro

BewilligtePersonalstellen

Abteilung Naturstoff-Biotechnologie

JasmonatbiosyntheseregulationC.Wasternack & O. Miersch

04/05 DFG 15.700 1

12-Hydroxyjasmonsäure - TomateC.Wasternack & O. Miersch

03/05 DFG 29.400 1

Glutamat-CyclaseC.Wasternack

01/05 Probiodrug 3.000 0

Allene oxide cyclaseC.Wasternack

01/05 Firmenich 7.800 0

Analysis of genesT. M. Kutchan

00/05 Icon Genetics 15.900 1

Molecular geneticsof isoquinoline alk.biosynth.T. M. Kutchan

04/05 DFG 30.100 2

Molekulare Genetikin Liana Triphyoph. PellatumT. M. Kutchan

03/0505/07

DFGDFG

38.00029.600

11

Metabolic engineeringS. Frick

04/06 DFG 74.600 2

12-Hydroxyjasmonat-ArabidopsisC.Wasternack & O. Miersch

05/08 DFG/SFB 648 97.900 2

HUM-NEUJ. Page & T. M. Kutchan

03/05 Hopsteiner 22.700 1

Genexpressionsanalysein Papaver-SpeziesJ. Ziegler

05/06 DFG 11.000 1

Zwischensumme: 375.700 13

Abteilung Natur- und Wirkstoffchemie

HEANTOS 2Prof. L.Wessjohann 05/06 BMBF 94.000 2

MCR LigandensyntheseProf. L.Wessjohann 05/05 DAAD/Probral 11.500 0

Reaktivität von SelenpeptidenProf. L.Wessjohann & W. Brand

03/0504/06

DFGDFG

7.50034.000

11

CERC-3Prof. L.Wessjohann 04/06 DFG 39.000 1

PilzmetabolitenN.Arnold & J. Schmidt 04/06 DFG 31.000 1

44

Projekt & Projektleiter GesamtlaufzeitZuwendungs-/Auftraggeber

Anteil 2005in Euro

BewilligtePersonalstellen

HUMULUSL.Wessjohann 03/05 Hopsteiner 9.200 0

Virtual ScreeningL.Wessjohann 04/06 Wella 84.600 1

BenzopyraneL.Wessjohann 05/06 Bionorica 62.400 1

Mannich-DiversityB.Westermann 05/07 DFG 24.500 1

Prenylierende EnzymeW. Brandt & L.Wessjohann 05/07 DFG 9.000 1

Zwischensumme: 406.700 10

Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie

Resistenz in KartoffelnD. Scheel & S. Rosahl 04/05 DFG 28.900 1

Metalhome S. Clemens 03/06 EU 91.500 1

NODOS. Rosahl 02/05 EU 63.300 1

Bioinformatik undMassenspektrometrieD. Scheel

05/07 BMBF 148.100 3

GABI-NONHOSTD. Scheel 02/05 BASF 88.300 2

MetallhomöostaseS. Clemens 04/06 DFG 73.400 1

GABI-GENOPLANTES. Clemens 04/06 BMBF 41.200 1

SARAD. Scheel 04/07 BMBF 71.800 1

Mol. Kommun. von R. secalisW. Knogge 05/08

DFGSFB 648

37.900 1

Oxylipine bei PathogenabwehrS. Rosahl 05/08

DFGSFB 648

37.900 1

MAPK - Kaskaden in A. thalianaD. Scheel 05/08

DFGSFB 648

103.100 2

Graduiertenprogramm Pflanzl.ProteinkomplexeW. Knogge

05/06MK-LSA

MLU5.000 0

Zwischensumme: 790.400 15

DR

ITT

MIT

TEL

EIN

SAT

Z

45

Projekt & Projektleiter GesamtlaufzeitZuwendungs-/Auftraggeber

Anteil 2005in Euro

BewilligtePersonalstellen

Abteilung Sekundärstoffwechsel

Mykorrhizaspezifische IsoprenoideM.H.Walter 04/06 DFG 36.500 1

Rolle der Jasmonatebei der Ausbildung der MykorrhizaB. Hause & D. Strack

04/06 DFG 41.000 1

Mykorrhiza-spezifischeCarotinoidbiosyntheseT. Fester

04/06 DFG 36.500 1

Metabolite ProfilingW. Schliemann 04/06 DFG 70.200 1

PhytochemistryD. Strack 02/04 Elsevier 28.000 1

HCA-GlucosyltransferasenC. Milkowski & A. Baumert

03/0505/06

DFGDFG

2.00030.000

11

SCPL-AcyltransferasenC. Milkowski & D. Strack

03/0505/07

DFGDFG

15.30015.800

11

DXS-IsoenzymeM.H.Walter 05/07 DFG 32.800 1

Struktur und Funktion derSinapinesteraseD. Strack

05/07 DFG 34.500 1

PFMOTT.Voigt 04/05 DFG 5.500 0

Zwischensumme: 384.100 11

Abteilungsübergreifende Projekte

GABI-2D. Scheel, S. Clemens,L.Wessjohann & J. Schmidt

04/07 BMBF 166.400 3

Zwischensumme: 166.400 3

Bewilligte Projekte insgesamt: 2.087.300 52

46

FIN

AN

ZIE

RUN

GSÜ

BER

SIC

HT Forschungs-

finanzierungAnteil 2005

in EuroBewilligte

Personalstellen

DFG / SFB 1.072.600 33

EU 154.800 2

BMBF 521.500 10

Industrie 286.100 6

sonstige 52.300 1

MK-LSA 0 0

Zwischensumme: 2.087.300 52

HWP 180.000 4

Gesamtsumme: 2.267.300 56

Mitwirkung des IPB an nationalen und internationalen Forschungsnetzwerken

Cerc 3Chairmen of the European Research Councils´ Chemistry Committees, DFG-Projekt

EvometEvolution metabolischer Diversität, DFG Schwerpunktprogramm 1152

GabiGenomanalyse im biologischen System Pflanze, BMBF- und Wirtschaftsverbund

Gabi NonhostFunctional Genomics pflanzlicher Nichtwirtsresistenz, GABI 1b

Metabolomics PlatformMetabolite Profiling in Arabidopsis und Nutzpflanzen, GABI 2

Sara Functional Genomics lokaler und systemischer Resistenz in Arabidopsis GABI, trilaterale Kooperationen, Spanien -Frankreich -Deutschland

Comparative GenomicsComparative Genomics zwischen Arabidopsis und Raps in Bezug auf samenspezifischeFlavonoidbiosynthese, GABI -Génoplante, bilaterale Kooperationen, Frankreich -Deutschland

HeantosVietnamesische Opiat-Detoxifikation, BMBF Projekt

Molekulare Analyse der PhytohormonwirkungDFG Schwerpunktprogramm 1067

Molekulare Mechanismen der Informationsverarbeitung in PflanzenSonderforschungsbereich 648 der DFG

MolMykMolekulare Grundlagen der Mykorrhiza-Symbiose, DFG Schwerpunktprogramm 1084

OrganokatalyseDFG Schwerpunktprogramm 1179- Mannich Diversity (Professor Westermann)- Chalcogen Catalysts (Professor Wessjohann)

Selbstorganisation durch koordinative und nichtkovalente WechselwirkungGraduiertenkolleg 894 der DFG

SelenoproteineDFG Schwerpunktprogramm 1087

47

48

GA

STW

ISSE

NSC

HA

FTLE

R

Abteilung Natur- und WirkstoffchemieChristiano Rodrigo Bohn Rhoden, BrasilienDAAD-Stipendiatseit 01. 10. 2004

Dr. Carlos Boluda, SpanienStipendiat Dr. Manuel Morales Stiftungseit 01.03. 2005

Victor Dick, DeutschlandStipendiat Dr.Arnold Hueck Stiftungseit 01.04. 2004

Simon Dörner, DeutschlandStipendiat Studienstiftung des Deutschen Volkesseit 01.04. 2004

Kanchana Dumri,ThailandDAAD-Leibniz-Stipendiatinseit 01.03. 2004

Otilie Eichler Vercillo, BrasilienDAAD-Stipendiatinseit 01.08. 2004

Gergely Gulyas, UngarnGraduiertenkolleg01.04. 2005 - 31.12. 2005

Muhammed Zahik Iqbal, Pakistan01.01. 2005 - 25.02. 2005

Myint Myint Khine, MyanmarDaimler-Benz-Stipendiatinseit 04.09. 2002

Prof. Luay Rashan, JordanienHumboldt-Stipendiat05.07. - 05.10. 2005

Daniel Garcia Rivera, KubaGraduiertenkollegseit 01.10. 2003

Jasqer Alonso Sehnem, Brasilien DAAD-Stipendiat03.10. 2004 - 02.04. 2005

Josef Skopek,Tschechische RepublikEMBL-Stipendiat04.04. - 01.07. 2005

Professor Tran Van Sung,VietnamJuli,August und Dezember 2005

Marcio Weber Paixao, BrasilienDAAD-Stipendiatseit 04.10. 2005

Dr. Heike Wilhelm, DeutschlandStipendiatin, Bio Service GmbH, EU und LandSachsen-Anhaltseit 01.08. 2003

Abteilung Naturstoff-BiotechnologieProf. Guillermina Abdala, Argentinien30.08. – 30.09. 2005

Maria Luisa Diaz Chavez, Mexiko DAAD -Stipendiatinseit 01.10. 2003

Prof.Andrzej Guranowski, Polen13.06. – 15.07. 2005

Aphacha Jindaprasert,ThailandStipendiatin,The Thailand Research Foundation seit 18.10.2004

Dr. Mariko Oka, Japan04.10.2005 – 30.09. 2006

Dr. Hilda Elisabeth Pedranzani,Argentinien 18.04. – 30.04. 2005

Alfonso Lara Quesada, Costa RicaDAAD-Stipendiatseit 01.04. 2003

Abteilung Stress- und EntwicklungsbiologieDr. Jens Katzeck, Deutschland01.11. 2004 – 31.05.2007

Dr. Emiko Harada, Japan 22.02. 2002 – 22.07. 2005

Karolina Pajerowska, Deutschland13.06. – 17.06.2005

Ester von der Zalm, NiederlandeStipendiat, Graduiertenprogrammseit 16.12. 2005

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Seminare und Kolloquien 2005

13. JanuarProf. Udo Johanningmeier, Universität HalleGenetic engineering of photosystem II: Potentialrole of methionine residues as antioxidants.

10. FebruarDr. Frantisek Baluska, Universität BonnActin cytoskeleton, myosin VIII and polar trans-port of auxin: Lessons from maize root apices.

17. FebruarProf. Michael Bölker, Universität MarburgThe small GTPases Cdc42 and Rac1 regulate cy-tokinesis and dimorphis in the phytopathogenicfungus Ustilago maydis.

23. MärzProf. Karsten Krohn, Universität PaderbornComputerunterstützte Synthese von chiralenBausteinen für Makrolide aus Anhydrozuckern.

6.AprilProf. Karlheinz Drauz, Degussa AG DüsseldorfBedeutung der Katalyse in der industriellen Fein-chemie.

13.AprilProf. Uwe Conrath,TH AachenPriming in plants: It is all the world to induced de-sease resistance

14.AprilProf. Petra Dietrich, Universität ErlangenRedox regulated calcium channels in Arabidopsismesophyll cells.

21.AprilProf. Jerzy Paszkowski, Universität GenfGenetics of epigenetic regulation of transcriptionin Arabidopsis.

11. MaiProf.Tim Clark, Universität ErlangenNew concepts for theoretical studies of inter-molecular interactions.

17. MaiDr. Charl FJ Faul, Universität BristolFunctional nanostructures from ionic interac-tions - some concepts and general principles.

25. MaiProf. Claus E. Schäfer, Universität KopenhagenThe present day importance of ligand-field theo-ry in a historical perspective.

31. MaiPD Alexander Dömling,R&D Biopharmaceuticals GmbH, MartinsriedRecent advancement in multicomponent reac-tion chemistry.

2. JuniProf. Kurt Eger, Universität Leipzig Beiträge zur Arzneimittel(weiter)entwicklung ander Hochschule.

07. JuniDr. Günter Hempel, Universität HalleVerfolgung der Kristallisation von Seitenketten inPolymeren mittels 13C-CPMAS.

14. JuniDr. Christoph A. Schalley, Universität BonnTemplateffekte und Selbstorganisation zum Auf-bau komplexerer funktionaler Strukturen.

15. JuniProf. Karl Jug, Universität HannoverClustermodelle und Molekulardynamik: Neue Me-thoden für Festkörper, Oberflächen und Katalyse.

23. JuniProf. Andrzej Guranowski, Universität PoznanUncommon dinucleotides-putative signaling com-pounds and enzymes involved in their metabolism.

6. JuliProf. Christoph Schneider, Universität LeipzigStereoselektive Synthese mit chiralen Auxiliarenund Katalysatoren.

12.JuliDr. Jochen Balbach, Universität HalleUntersuchung der Proteinfaltung mit NMR-Spek-troskopie.

13. JuliProf. Martin Quack, Universität KopenhagenMolekülspektroskopie und kinetische Primärpro-zesse zwischen Yoctosekunden und Jahrmilliarden

4.AugustDr. Siegbert Melzer, Universität GhentImpacts of flowering time genes on plant growth.

8. SeptemberProf. Paola Bonfante, Universität TurinRoots, mycorrhizal fungi and endobacteria: Thedevelopment of an undergrund web.

15. SeptemberProf. Cathie Martin,John Innes Centre, NorwichThe molecular genetics underpinning develop-ment of specialised pollination syndromes in So-lanaceous plants.

20. SeptemberStefan Gröger, Universität HalleNMR-Anwendungsbeispiele aus der pharmazeu-tischen Industrie.

22. SeptemberProf. Peter Meyer, Universität LeedsNatural antisense transcripts in plants.

29. SeptemberProf. Klaus Harter, Universität TübingenPlant two-component systems: Principles, func-tions, complexity and cross talk.

6. OktoberPascal Arnoux,Laboratoire de Bioénergétique Cellulaire,CEA CadaracheA papain-like enzyme at work: Native and acyl-enzyme intermediate structures in phytochelatinsynthesis.

13. OktoberProf. Sabeeha Merchant,Universität Kalifornien, Los AmgelesBetween a rock and a hard place: Copper home-ostasis in Chlamydomonas.

17.OktoberProf. Zeev Luz,Weizmann Institute of Science, RehovotNMR of methyl groups in the thermal and tunne-ling regimes.

20. OktoberDr. Christine Oesterhelt, Universität PotsdamLiving on the edge - metabolic versatility of theunicellular red alga Galdieria sulphuraria.

26. OktoberDr. Matthieu Arlat,Nationalinstitut für Landwirtschaft/INRA ParisXanthomonas TonB-dependent receptors: Ironor not iron?

3. NovemberProf. Georg G. Gross, Universität UlmBiosynthesis of hydrolyzable plant tannins - unra-veled by enzyme studies.

10. NovemberProf. Maarten DeWaard,Universität WageningenFunctions of ABC transporters in plant pathoge-nic fungi.

16. NovemberDr. Joachim Kopka, Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie, GolmCurrent challenges and developments in metabo-lite profiling.

21.NovemberManfred Knörgen, Universität HalleIn-vivo Beobachtung von Arzneiträgersystemen(Tabletten/Pellets) im Magen mittels Suszeptibili-tätskontrast-MRT.

23. NovemberProf. Janos Szabad, Universität SzegedThe tubulin-centrosome interplay.

24. NovemberDr. Claude Parsot, Pasteur-Institut Paris Control for transcription by the activity of thetype III secretion apparatus in Shigella flexneri.

29. NovemberProf. Rainer Beckert, Universität JenaCycloamidine - wertvolle Bausteine in der Syn-thesechemie

5. DezemberProf. Frank Glorius, Universität MarburgKatalysator- und Reaktionsdesign für eine effi-ziente Synthese.

7. DezemberProf. Bernhard Eikmanns, Universität UlmDie Bedeutung der PEP-Pyruvat-Oxalacetat-Ver-zweigung im Stoffwechsel des Aminosäureprodu-zenten Corynebacterium glutamicum.

8. DezemberPD Peter Spiteller,TU MünchenInteraktion zwischen mykoparasitischen Pilzenund ihren Wirtspilzen-neue Ansätze zur Isolie-rung aktiver Naturstoffe.

15. DezemberDr. Christian Eckmann,Max-Planck-Institut für MolekulareZellbiologie und Genetik DresdenRegulating germ cell fate switches at the transla-tional level - a theme of GoLD.

19.DezemberDr.Thomas Bräuniger, Universität HalleExotische Anwendungen der NMR-Spektros-kopie.

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SEM

INA

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LLO

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2005

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Neue Homepage mit TYPO 3Unsere neue Internetpräsenz wurde gemein-sam mit den Mitarbeitern der ArbeitsgruppeGeräte- und Elektrotechnik nach dem neue-sten Stand der Technik mit dem Content Ma-nagement System TYPO 3 entwickelt. Durchdie Vergabe spezieller Administratorrechte er-möglicht dieses System eine schnelle, unkom-plizierte und voneinander unabhängige inhalt-liche Aktualisierung einzelner Bereiche durchmehrere autorisierte Personen. Die Unterle-gung der Seiten mit einer Mitarbeiter- undeiner Publikationsdatenbank soll künftig dazubeitragen, auftretende Aktualisierungsproble-me, die sich generell z.B. aus einer hohen Fluk-tuationsrate oder einem ständigen Hinzukom-men neuer Publikationen ergeben, in minimalenGrenzen zu halten. Die alten Webseiten wur-den am 15. Juli erfolgreich durch die neuen er-setzt. Sie waren voll funktionsfähig und wurdenvon den meisten Mitarbeitern gut angenom-men. Geschuldet durch die enorme Daten-menge und die Dynamik des Mediums gibt esjedoch noch einige Kritikpunkte, an deren Be-seitigung und Verbesserung wir derzeit arbei-ten.

IPB als DrehortFür den Mitteldeutschen Rundfunk hat sich un-ser Institut zu einem attraktiven Standort fürDreharbeiten entwickelt. 2005 wurden am IPBmehrere Fernsehbeiträge produziert. So gabam 20. Januar Dr. Thomas Voigt vor laufenderKamera ein Interview zum Thema SekundärePflanzenstoffe in der menschlichen Ernährungfür die Sendung Hauptsache Gesund. Am 31.August diente das IPB und Akteur Dr.Wolfgang

Knogge als Kulisse für einen kurzen Beitragüber Forschungszuwendungen der Landes-regierung für die Kurznachrichten der SendungSachsen-Anhalt heute. Ebenfalls für Sachsen-Anhalt heute wurden unsere Chemiker Dr. Nor-bert Arnold und Professor Ludger Wessjohannam 15. Dezember mit einem Beitrag über neueantibiotisch wirksame Substanzen aus Pilzen inSzene gesetzt.

Kunst am IPBFotos von Ralf KummerGleich zu Beginn des Jahres überraschte unsRalf Kummer mit seinen außergewöhnlichenDigitalaufnahmen von Blüten und technischenLaborgeräten. Bei der Gestaltung seiner Bilderüberließ der Hallenser Hobbyfotograf nichtsdem Zufall: Angefangen vom Motiv aus mitun-ter sehr ungewöhnlichem Blickwinkel bis hin zuder oft schwierigen Auswahl der Passepartoutsund Rahmen. Jedes seiner Bilder zeigte einefeinbalancierte Komposition aus Farben undMaterialien, die das Auge des Betrachters inihrer Stimmigkeit erfreute. Seine Fotos warenvom 20. Januar bis zum 17. Februar am Institutausgestellt.

Die Natur am BrockenCD und Fotos von Thomas FesterZu einem öffentlichen Vortrag über die bizarrePflanzenwelt des Hochharzes hatte am 21. Sep-tember Dr.Thomas Fester,Wissenschaftler derAbteilung Sekundärstoffwechsel, ins IPB gela-den. Der visuelle Streifzug diente der Vorstel-lung seiner neuen interaktiven Lern-CD DieNatur am Brocken. Zahlreiche Gäste, auch vonaußerhalb des IPB, waren zu dieser spannenden

Im Mittelpunkt der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit stand in diesem Jahr die grund-legende Neugestaltung unserer Inter- und Intranetseiten, die sowohl das Layout alsauch die Navigation und das Konzept umfasste. Darüber hinaus wurde die Presse-arbeit mit gleichbleibend hohen Ansprüchen umgesetzt. Zu den wichtigsten As-pekten zählen die hohe Präsenz des IPB in regionalen und überregionalen Medien,der enge Kontakt zu halleschen Gymnasien und die erneute Teilnahme des Institutsals Aussteller an der diesjährigen BIOTECHNICA in Hannover. Als jährliches High-light wurde auch in diesem Jahr die Lange Nacht der Wissenschaft von den Mit-arbeitern der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit erfolgreich organisiert und koordi-niert. Mit vier Kunstausstellungen am Institut gaben wir nicht nur heimischen Künst-lern die Möglichkeit unsere Wände mit ihren Fotos zu verschönern, sondern nutztengleichzeitig die Gelegenheit,die Präsenz des IPB in der Öffentlichkeit und in den loka-len Medien zu erhöhen.

Presse- und ÖffentlichkeitsarbeitLeiterin: Sylvia PieplowAssistentin: Susanne Kubenz

KühlerRalf Kummer

Exkursion in die Wälder und Hochmoore desHarzes erschienen. Neben vielen Fakten zu kli-matischen Besonderheiten, Biotopen und geo-logischer Entstehung des Mittelgebirges standnatürlich die spezielle Flora mit ihren vielengeschützten Pflanzenarten im Mittelpunkt desProgramms. Fester, der sich schon mit derMykorrhiza-CD einen Namen in der multime-dialen Welt gemacht hat, bot mit der Brocken-CD eine botanische Bestandsaufnahme, diedurch ihre Vielseitigkeit besticht. Insgesamt 700Pflanzenfotos und Landschaftsbilder kann manauf der CD, wahlweise auch als Diashow,betrachten. Die schönsten Fotos zierten auchdie Flure des IPB und konnten bis zum 10.Oktober hier besichtigt werden.

Hortus BotanicusGrüne Oase inmitten den StadtBlütenmotive und exotische Gewächse des Bo-tanischen Gartens waren vom 13. Oktober bisEnde November am Leibniz-Institut für Pflan-zenbiochemie zu sehen. Die Pflanzenportraitsder Hallenser Fotografin Gudrun Hensling ent-standen hauptsächlich in der Zeit von 1978-1994, während ihrer Tätigkeit als Fotografin amInstitut für Geobotanik.Viele Hallenser kennenFrau Hensling als emsige Portraitistin heimischerFassaden. Mit dieser Ausstellung präsentiertedie ehemalige Stadtfotografin nicht nur die blu-mige Seite ihres Repertoires, sondern auch einStück ihrer Lebensgeschichte. Passend zumThema hatte der Kustos des Botanischen Gar-tens Matthias Hoffmann die Ausstellung mitLeihgaben an exotischen pflanzlichen Lebend-exemplaren bereichert.

Peißnitz – 1 Jahr, 1x täglichMit Impressionen und stimmungsvollen Land-schaftsaufnahmen des nahe gelegenen Stadt-parks Peißnitz begleitete uns die BerlinerHobbyfotografin Beate Nixdorf durch denWinter. Die Fotos, die innerhalb eines Jahresauf dem täglichen Dienstweg entstanden, zeu-gen von einem Menschen, der nicht achtlos amSpiel der Elemente vorübergeht. Aus ihrem all-täglichen Dialog mit Nebel, Licht und Schattenerwuchsen nichtalltägliche Bilder von märchen-hafter Strahlkraft. Ihre Bilder veredelten vom 2.Dezember bis zum 19. Januar unsere Flure undFoyers.

Gäste am IPBMinisterialrat Thomas Reitmann besichtigtneue GewächshäuserAm 1. Juni besuchte Ministerialrat Thomas Reit-mann vom Kultusministerium des Landes Sach-sen-Anhalt das IPB. Der Vorsitzende unseresStiftungsrates war besonders an den geradefertiggestellten vollklimatisierten Gewächshäu-sern interessiert.

Besuch aus Kanada im NovemberDer Vizepräsident der Toronto Biotechnology Ini-tiative und Mitglied der Wirtschaftsförderungvon Toronto, Matt Buist, wurde am 30. No-vember am IPB empfangen. Der Besuch fand imRahmen der jüngst initiierten Kooperations-vereinbarung zwischen der Stadt Halle und To-ronto statt. Gemeinsam mit der Projektleiterinder Halleschen Wirtschaftsförderung, Frau Dr.Petra Sachse, besichtigte Herr Buist zunächstdas Institut und informierte sich anschließendüber unsere Forschungsprojekte und eine be-reits bestehende Kooperation zwischen demIPB und kanadischen Pflanzenzüchtern.

Delegation aus IOWA Der amerikanische Bundesstaat Iowa zeichnetsich ähnlich wie Sachsen-Anhalt durch einestarke wissenschaftliche und wirtschaftliche Fo-kussierung auf die Themen Grüne Biotechno-logie und Nachwachsende Rohstoffe aus. EinBesuch von Vertretern der Wirtschaftsförder-gesellschaft für Biotechnologie des StaatesIowa und der Iowa State University am 6. De-zember diente deshalb dem Informations- undErfahrungsaustausch auf diesem Gebiet. Nacheiner kurzen Vorstellung unserer Forschungs-projekte kam es zu einer zwanglosen Diskus-sion über Wissenschaftspolitik und Modalitätendes Patentrechts in Deutschland. Neben unse-rem Institut besichtigte die Delegation auchandere ähnlich ausgerichtete Forschungsein-richtungen im gesamten Bundesland. Das Tref-fen wurde von der BiomitteldeutschlandGmbH unter von Dr. Jens Katzek organisiert.

Lange Nacht der Wissenschaft im JuliMit wissenschaftlichen Experimenten und Füh-rungen für Laien engagierten sich unsere Ar-beitsgruppenleiter erneut für die Lange Nachtder Wissenschaften am 1. Juli. Gemäß unserem

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diesjährigen Motto Chemie im Grünen Bereichhaben besonders unsere Chemiker, z.B. mitihrer Jod-Stärke-Uhr, sehr zum Gelingen derVeranstaltung beigetragen. Die Vorträge von Dr.Stephan Clemens über Grüne Gen-technik und Dr. Jürgen Schmidt überdie Geschichte der Massenspektro-metrie zogen auch in diesem Jahrviele Neugierige und Interessentenan. Grünes Licht für Grüne Gentechnikgab auch Professor Dierk Scheel imRahmen der universitären Vortragsreihe Gen-technik – Fluch oder Segen. Die Diskussionsrundewar Bestandteil der zentralen Auftaktveranstal-tung in den Universitätsgebäuden des Stadtzen-trums. Die Lange Nacht der Wissenschaft, diezum vierten Mal in Folge an fast allen universitä-ren und außeruniversitären Forschungsinstitu-ten von Halle stattfand, war für das IPB erneutein voller Erfolg (Siehe Fotos rechts). Trotz desschlechten Wetters besuchten etwa 390 Gästedas Institut. Diese im Vergleich zum Vorjahrnoch einmal gestiegene Besucherzahl bestätigtdamit den Trend der letzten Jahre: Das Interesseder Öffentlichkeit an lokalen Forschungsprojek-ten ist sehr groß und steigt stetig an.

BIOTECHNIKA im OktoberAuf der BIOTECHNIKA, Deutschlands größterMesse im Bereich der Biotechnologie, war das

IPB gleich mit zwei Themen präsent. Im Rah-men des Fachkongresses Wirtschaftskraft Pflan-ze– Zukunft durch Innovationscluster stellte Dr.Carsten Milkowski mit einem Poster sein aktu-

elles Forschungsprojekt zu gentech-nisch verändertem Raps vor. Darü-berhinaus betreuten Claudia Bobachund Axel Teichert den viel besuchtenStand des IPB in der Messehalle. Diebeiden Wissenschaftler der AbteilungNatur- und Wirkstoffchemie infor-

mierten über neueste Forschungsprojekte un-serer Chemiker zu antibiotischen Substanzen,die aus heimischen Pilzen der Gattung Hygro-phorus gewonnen wurden. Die BIOTECHNIKAfand vom 18.-20. Oktober in Hannover statt.Das IPB präsentierte sich wie gewohnt in engerNachbarschaft zu anderen Instituten, Firmenund Forschungseinrichtungen an einem Ge-meinschaftsstand des Landes Sachsen-Anhalt.

Kontakt zu Schülern und Studenten Führungen und Vorträge über Chancen undRisiken der Grünen Gentechnik für Schüler,Lehrer und Studenten wurden als fester Be-standteil der Pressearbeit am IPB auch in die-sem Jahr wieder durchgeführt. Sehr begehrt beiStudenten waren die auf Anfrage vergebenenmehrmonatigen Praktika in unseren For-schungsgruppen.

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Artikel und Pressemitteilungen8. JanuarBank, M. Zusammenarbeit mit Kanada. Mittel-deutsche Zeitung, S. 18.

26. JanuarPIEPLOW, S. FOTOAUSSTELLUNG VON RALF KUMMER AM

LEIBNIZ-INSTITUT FÜR PFLANZENBIOCHEMIE, PRESSE-MITTEILUNG.

27. JanuarBank, M. Fotoausstellung am IPB, MitteldeutscheZeitung, S. 8.

5. FebruarWaldpilze liefern Antibiotika, Die Naturheilkunde2/2005, S. 36.

15. MärzAus dem Dschungel in die Apotheke, ApothekenUmschau, S. 70-73.

17. MAI

ÖFFENTLICHE VORTRÄGE DER DEUTSCHEN AKADEMIE

DER NATURFORSCHER LEOPOLDINA ZUM THEMA:AN-GEBORENE IMMUNITÄT IN PFLANZEN UND TIEREN.PRESSEMITTEILUNG DER LEOPOLDINA.

19. MaiKöhler, M. Auch Pflanzen kommunizieren. StoryService der Wirtschaftsförderung Halle, www.wifoe.halle.de .

20. Mai Hoffmann, R. Schlaflos in Halle. Scienta Hallensis5/2005, S. 3.

23. MaiPIEPLOW, S. NEUES DOMOZIL FÜR TABAK, MOHN UND

RAPS. PRESSEMITTEILUNG.

25. MaiPommert, S. Bestes Klima für Tomaten. Mitteldeut-sche Zeitung, S.9.

10. JuniSmiljanic, M. Blei fressende Blümchen. FinancialTimes Deutschland, www.ftd.de.

22. JuniPIEPLOW, S. CHEMIE IM GRÜNEN BEREICH. PRESSE-MITTEILUNG.

1. JuliBank, M. Forschung für tausende Besucher. Mittel-deutsche Zeitung, S. 15.

1. JuliWiederhold, B. In der Iod-Stärke-Uhr wird esblau. Mitteldeutsche Zeitung, Infofoto zur Langen

Nacht der Wissenschaft, S. 15.2. JuliBank, M.Wie kommt es zum Zelltod? Mitteldeut-sche Zeitung, S. 18.

6. SeptemberPIEPLOW, S. EGON STAHL AWARD FÜR PROFESSOR

DETLEF GRÖGER. PRESSEMITTEILUNG.

13. SeptemberPIEPLOW, S. NATUR AM BROCKEN AUF CD GEBRANNT.PRESSEMITTEILUNG.

13. SeptemberPIEPLOW, S. VORTRAG ZUR NATUR AM BROCKEN AM

IPB. PRESSEMITTEILUNG.

14. SeptemberKrause, I. Lern-CD zeigt Natur des Brockens.Mitteldeutsche Zeitung, S. 10.

7. OktoberPIEPLOW, S.HORTUS BOTANICUS - GRÜNE OASE INMIT-TEN DER STADT. PRESSEMITTEILUNG.

12. OktoberKrause, I. Fotos im Institut. Mitteldeutsche Zeitung,S. 8.

12. OktoberGrüne Oase in der Stadt. Sonntagsnachrichten.

18. OktoberKrause, I. Vom Hilfsarbeiter zum Wissenschaftler.Mitteldeutsche Zeitung, S. 14.

19. OktoberHortus botanicus. AmtsBlatt, S. 1.

24. OktoberBank, M.Volles Wachstum nicht nur im Gewächs-haus. Story Service der Wirtschaftsförderung Halle,www.wifoe.halle.de.

27. OktoberKrause, I. Den Brocken auf CD-Rom gebannt.Mitteldeutsche Zeitung, S. 13.

15. NovemberMäder,A. Analysieren im Akkord. Berliner Zeitung,S. 12.

29. NovemberPIEPLOW, S. NEUER GESCHÄFTSFÜHRENDER DIREKTOR

AM LEIBNIZ-INSTITUT FÜR PFLANZENBIOCHEMIE.PRESSEMITTEILUNG.

29. NovemberPIEPLOW, S. PEIßNITZ-1JAHR-1X TÄGLICH. PRESSE-MITTEILUNG.

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MED

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30. NovemberNeuer Direktor. Wochenspiegel

30. NovemberNeuer Direktor am IPB. Mitteldeutsche Zeitung.

30. NovemberPIEPLOW, S. BESUCH AUS KANADA AM LEIBNIZ-INSTI-TUT FÜR PFLANZENBIOCHEMIE. PRESSEMITTEILUNG.

1. DezemberWilhelm, K. Strippenzieher der Unterwelt. Bildder Wissenschaft 12/2005, S. 28-33.

1. DezemberAusstellung am IPB. Mitteldeutsche Zeitung, S. 12.

1. DezemberBank, M. Kanadier zu Besuch. Mitteldeutsche Zei-tung, S. 12.

7. DezemberPieplow, S. Samen ohne Bitterstoffe aus transge-nem Raps. EAST Magazin 1/12/2005, S. 10-11.

7. DezemberWingert, N. Pilze gegen Killer-Bakterien. EASTMagazin 1/12/2005, S. 6-8.

28. DezemberHöhn, T. D. Leibniz-Professor bricht eine Lanzefür Gentechnik. Deutsche Presse -Agentur GmbHHalle.

Die Pressemitteilungen wurden abhängig vomThema auch auf verschiedenen Internetplattfor-men veröffentlicht.

Hier ist ein Auszug der wichtigsten Seiten:- www. allpr.de- www.biomitteldeutschland.de- www.bista.de (Forum für Bildung, Studium und

Ausbildung)- www.chemlin.de- www.halle.de- www.innovations-report.de- www.interconnections.de- www.lehrer-online.de- www.mdr.de- www.mz-web.de- www.planeterde.de- www.pressrelations.de- www.uni-protokolle.de- www.sachsen-anhalt.de- www.studieren-im-netz.de

Radiobeitrag30. NovemberKersten, C. Raps und Rost als Giftkiller- neueTechniken der Altlastensanierung. BayerischerRundfunk, IQ - Wissenschaft und Forschung.

Fernsehbeiträge28. JanuarSimon, S. Gesundmacher wieder entdeckt: Kohl,Rüben,Wirsing & Co. mdr Fernsehen, HauptsacheGesund.

31.AugustNeue Exzellenzforschung in Sachsen Anhalt. mdrFernsehen, Nachrichten in Hier ab vier.

15. DezemberStruff, K.,Antibiotische Wirkstoffe aus heimischenPilzen. mdr Fernsehen, Hier ab vier.

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Anfahrt und Impressum

Herausgeber: Leibniz-Institut für PflanzenbiochemieWeinberg 306120 Halle (Saale)www.ipb-halle.de

Redaktion & Layout: Sylvia PieplowPresse- und Öffentlichkeitsarbeit

Tel.: (03 45) 55 82 11 10Fax: (03 45) 55 82 11 09 E-Mail: spieplow@ipb-halle.de

Graphiken & Fotos: Annett Kohlberg & Christine Kaufmann

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