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Pflanzenviren: Summer School lehrt Spurensuche

Forscher der Uni Stuttgart sind führend in der Diagnose und Analyse von Pflanzenviren. Im Rahmen einer zweiwöchigen Summer School gaben sie ihr Wissen an Virologen aus aller Welt weiter.

Pflanzenviren können immense ökologische und ökonomische Schäden verursachen. Das gilt vor allem, wenn große Monokulturen von Nutzpflanzen betroffen sind, wie sie in den Tropen und Subtropen häufig sind. In dortigen Schwellen- und Entwicklungsländern fehlt es zudem am Wissen und der Infrastruktur, um epidemische Ausbreitungen zu verhindern. Einen der vielversprechendsten Ansätze zur Lösung des Problems bietet die Abteilung Molekularbiologie und Virologie der Pflanzen am Biologischen Institut der Uni Stuttgart.

Abteilungschef Prof. Dr. Holger Jeske leitet das hier angesiedelte internationale Referenzzentrum für Pflanzenviren, das von der EU finanziert wird (siehe auch „Referenzzentrum für DNA-Viren gegründet“). Bereits bei der Gründung des Zentrums integrierte Jeske ein Aus- und Weiterbildungskonzept, das mit der Summer School im Juli/August 2008 jetzt seinen vorläufigen Höhepunkt fand. Rund 20 junge Wissenschaftler aus den verschiedensten Ländern der Welt hatten sich beworben, um in Stuttgart die neuesten Techniken zur Virusdiagnostik kennen zu lernen und ihre sichere Handhabung zu trainieren.
Prof. Dr. Holger Jeske führt die internationalen Teilnehmer der Summer School durch das Stuttgarter Gewächshaus der Pflanzenvirologen.
Prof. Dr. Holger Jeske führt die internationalen Teilnehmer der Summer School durch das Stuttgarter Gewächshaus der Pflanzenvirologen. (Foto: Pflanzenvirologie, Uni Stuttgart)

Richtige Handhabung ist Schlüsselkompetenz

„Zwölf Bewerbern haben wir zugesagt, von denen zehn schließlich kamen. Neben einer passenden wissenschaftlichen Vorbildung war eines der wichtigsten Selektionskriterien für mich das ernsthafte Bemühen der Leute“, sagt Jeske. Die Bewerber mussten tatsächlich einiges unternehmen, um in die Summer School aufgenommen zu werden.
Elena Pinar Trenado aus Malaga wird die neuen Erkenntnisse nach Spanien exportieren. (Foto: Pflanzenvirologie, Uni Stuttgart)
Neben einem Referenzschreiben und formalen Bedingungen wie ausreichenden Englischkenntnissen mussten die Jungforscher sich auch um Reisemittel bemühen. „Wir haben es zwar geschafft, dass private Sponsoren, allen voran die Eiselen-Stiftung und die Robert Bosch Stiftung, die Kosten für Unterkunft und Verpflegung übernahmen, aber die Anreise mussten die Leute in der Regel selbst finanzieren, nur im Einzelfall konnten wir Beihilfen zahlen“, erzählt Jeske.

Es kamen acht Doktoranden und zwei junge Assistenzprofessoren nach Stuttgart, die sich nicht nur nach Herkunftsland und Kulturkreis, sondern auch in ihren Vorkenntnissen deutlich unterschieden. „Die wissenschaftliche Ausbildung ist in Pakistan oder dem Iran anders ausgerichtet als in Kamerun oder in Brasilien, darauf mussten wir Rücksicht nehmen. Alle Teilnehmer verfügten jedoch über ausreichende Grundlagen“, schildert Jeske seine Erfahrungen. Er evaluiert zurzeit die Aussagen und Bewertungen der Teilnehmer, um den bereits fest eingeplanten Wiederholungskurs im nächsten Sommer noch besser justieren zu können.

Wissensausbreitung contra Virenausbreitung

Der große Plan der Stuttgarter Pflanzenvirologen: Es sollen so viele Multiplikatoren wie möglich in Virusdiagnostik ausgebildet werden, die ihr Wissen in ihre Länder tragen und dort verbreiten. So soll durch Früherkennung die Ausbreitung von Pflanzenviren bereits im Keim erstickt werden. Damit greifen Jeske und sein Team das Übel an seiner Wurzel. Denn wenn der Befall bereits im Anbauland bekämpft wird, ist das effektiver als alle Aktionen entlang der globalen Transport- und Verbrauchsketten.

Ohne falsche Bescheidenheit betont Jeske die führende Rolle seines Instituts bei der Detektion und Analyse viraler Pflanzenschädlinge: „Wir wenden die neuesten Technologien an, die auf dem Markt sind und sind weltweit das Institut, das die weitere Entwicklung am stärksten vorantreibt.“ Inzwischen ist der Durchbruch geschafft, Viren-DNA auch in getrockneten Pflanzenteilen nachzuweisen, das Verfahren gelang bei allen bisher untersuchten Pflanzenarten. „Selbst mit weniger als zehn Nanogramm genetischem Material können wir heute das gesamte diagnostische Programm fahren. In getrockneten Blättern vom Feld ist so viel DNA konserviert, dass wir sie durch spezielle ‚Rolling-Circle-Amplifikation’ so vermehren können, dass wir biologisch aktive DNA gewinnen“, erklärt Jeske.

Intensiver Kontakt mit den Anwendern sehr wichtig

Sicher und schnell sind die neuen Techniken zur Virus-Diagnostik, wenn sie richtig angewendet werden. Die Stuttgarter Virologen geben so viel wie möglich von ihrem Know-how weiter. (Foto: Pflanzenvirologie, Uni Stuttgart)
Die Entwicklung eines Verfahrens ist das eine, seine richtige Handhabung jedoch das andere. Die Teilnehmer der Summer School haben zuerst mit infiziertem Pflanzenmaterial aus dem Gewächshaus der Stuttgarter Virologen geübt. Als das „Handling“ auch die anspruchsvollen Versuchsleiter überzeugte, wandte man sich echten Fällen zu: Die Teilnehmer hatten in ihren Heimatländern spezielle Filterpapiere präpariert, auf die Pflanzensaft geträufelt und getrocknet wurde. Mit einem Puffer wurden die Bestandteile des Pflanzensafts nun wieder in Lösung gebracht. Die Erfahrung der Stuttgarter Kursleiter dabei: „Der theoretische Hintergrund war gut, aber die Routine und die dazugehörige Akribie fehlte hin und wieder“, so Jeske, der das allerdings für völlig normal hält, denn hier muss man wie bei jedem Handwerk zunächst einmal wissen, worauf es ankommt.

Der Ansporn der Kursteilnehmer wurde zusätzlich erhöht durch einen Wettbewerb, der ganz im olympischen Geiste die Forscher spielerisch herausforderte: Wer das beste Ergebnis lieferte, wurde mit einem Smiley belohnt. Bei allem gebotenen Ernst sollte auch außerhalb des Labors der Spaß nicht zu kurz kommen, kurzweilige Ausflüge und diverse Exkursionen zu den Quellen schwäbischer Kochkunst rundeten den internationalen Erfahrungsaustausch ab. Der Gewinn lag insgesamt aber nicht nur auf Seiten der Gäste, wie Jeske betont: „In Seminaren und natürlich in vielen Gesprächen erzählten sie von der Situation in ihren Heimatländern. Dadurch bekamen wir eine bessere Vorstellung vom Ausmaß der Infektionen. Wir erhielten wertvolles Feedback, dass uns dabei hilft, nicht an der Praxis vorbei zu entwickeln.“

Viruserkennung soll noch einfacher und schneller werden

In ihren Heimatländern werden die Gäste der Summer School in der vordersten Reihe zur Früherkennung und Eindämmung von Virusepidemien stehen. (Foto: Pflanzenvirologie, Uni Stuttgart)
Bis zur nächsten Summer School wird es den Stuttgarter Virologen mit Sicherheit nicht langweilig. Ihr Forschungsziel für die nächsten Monate ist es, per Knopfdruck automatisch vom Ergebnis der Analyse, also dem Muster an genetischen Fragmenten, auf eine Virusart schließen zu können. Außerdem soll mittelfristig die Ausbeute an genetischen Daten noch erheblich gesteigert werden. „Zurzeit sind vier- bis fünfhundert Geminivirusarten durchsequenziert, diese Zahl können wir in den nächsten Jahren noch verdoppeln oder verdreifachen“, ist sich Jeske sicher.

Da die analytischen Methoden aus Stuttgart prinzipiell für alle zirkulären Genome anwendbar sind, wagt er auch bereits einen Blick in die weitere Zukunft: „ Die Diagnostik ist im Prinzip für alle Genome anwendbar, die zirkulär und klein, also maximal etwa 10.000 Basenpaare lang sind.“ Die Nachfrage ist bei Tieren längst da, es gibt bereits entsprechende Virusinfektionen bei Schweinen und Geflügel, die beträchtliche Schäden anrichten. Beim Mensch ist die Zuordnung von Circoviren zu Krankheiten zwar noch nicht gegeben, aber das ist möglicherweise auch nur eine Frage der Zeit.

LH - 26.08.08
© BIOPRO Baden-Württemberg GmbH

Weitere Informationen:
Universität Stuttgart
Biologisches Institut
Abteilung Molekularbiologie und Virologie der Pflanzen
Prof. Dr. Holger Jeske
Pfaffenwaldring 57
D-70550 Stuttgart
Tel.: 0711 685-65070
Fax: 0711 685-65096
E-Mail: holger.jeske@bio.uni-stuttgart.de

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