Portrait
Da steckt noch mehr drin!
Ulrich Schurr leitet das Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG) am Forschungszentrum Jülich. Foto: Ralf-Uwe Limbach, Forschungszentrum Jülich
Ulrich Schurrs Leidenschaft gilt den Pflanzen. Ihnen möchte er zu Höchstleistungen verhelfen, ob als Nahrungsmittel oder als Biotreibstoff. Um sie besser zu verstehen, durchleuchtet der Biologe Tomatenwurzeln auch schon mal im Kernspintomographen.
„Ich habe Hochachtung vor ihnen.“ Sagt Ulrich Schurr und betrachtet dabei ein grünes Meer von Versuchspflanzen in einem riesigen, Licht durchfluteten Gewächshaus. Der futuristische Glaskomplex, in dem eifrige Robotergärtner am Werk sind, lässt zunächst wenig auf Natur und Romantik schließen. Ulrich Schurr leitet das Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG) am Forschungszentrum Jülich, wo er zusammen mit seinem Team erforscht, wie aus einfachen Nutzpflanzen aus aller Welt, Hochleistungspflanzen werden können. Einerseits sollen sie möglichst resistent gegen Hitze, Dürre und Trockenheit sein. Andererseits aber auch einen hohen Ertrag garantieren. „Was wir erreichen wollen, ist es nachwachsende Energie und Kraftstoffe möglichst effektiv bereit zu stellen. Nachwachsende Energieträger sind besonders wichtig, wenn es um die Ernährungssicherung und Biotreibstoffe geht."
In vier Schritten zur „besseren Pflanze“
Erst mal müssen die Wissenschaftler die Wechselwirkungen der Pflanzen mit der Umwelt besser verstehen. „Wir erforschen, wie Pflanzen auf Stressfaktoren wie Hitze oder Trockenheit reagieren und wie sie sich an wechselnde Umweltbedingungen anzupassen wissen“, so Schurr. „Wenn wir die Wechselwirkung mit der Umwelt verstehen und erkennen, welche Merkmale dafür zuständig sind, können wir zum Beispiel den Wasser- und Nährstoffbedarf von Pflanzen verbessern.“
Auf der Suche nach den besten Pflanzenmerkmalen entpuppen sich im Gewächshaus des IBG die vermeintlichen Gärtner als Ingenieure und Informatiker. Zielgenau vom Team programmiert, greift ein computergesteuerter Greifarm nach einer der akkurat aufgereihten Versuchspflanzen. Der quadratische Topf enthält eine circa 20 Zentimeter hohe Pflanze. Topf und Inhalt werden aus der Reihe gehoben und in eine große Maschine am Rande des Glashauses gestellt. So werden rund 20 Pflanzen am Tag, voll automatisch in den Kernspintomographen gehoben, analysiert und kommen dann zurück an ihren Platz. „Dadurch bekommen wir Bilder von der Form und Funktion der Wurzeln, ohne die Pflanze aus dem Topf nehmen zu müssen“, erklärt Schurr. Vergleicht das Team dann die Aufnahmen und Daten mit den Prozessen in den einzelnen Pflanzen, können die ertragreichsten, widerstandsfähigsten Merkmale in der Pflanzen-DNA gefunden werden. In einem sogenannten Screening-Verfahren prüfen die Wissenschaftler dann, welche Merkmale der Pflanzen sich kombinieren und nutzen lassen. „Das können bis zu 1.000 genetisch unterschiedliche Linien sein, die wir dabei mustern und selektieren müssen“, so Ulrich Schurr.
Bevor die Ergebnisse allerdings zur Züchtung verwendet werden können, müssen die Merkmale noch einmal überprüft werden. Dann aber nicht etwa im kontrollierten Klima des Gewächshauses, sondern mit Hilfe von Drohnen im Feld. Die Beobachtungen der sehr weitläufigen Versuchsanlage zeigen dem Team genau auf, welche Pflanzenart auch in der „echten Welt“ die besten Wuchsergebnisse liefert und als zukünftige Nutzpflanze dienen kann. Die ausgewerteten Daten und Erkenntnisse werden vom IBG an verschiedene Partner weitergegeben, die Pflanzenzüchtung für die Landwirtschaft betreiben. „Das sind wissenschaftliche Kollegen an Universitäten und Forschungseinrichtungen in Deutschland, Europa und weltweit, aber auch Züchter und Unternehmen der Agrarindustrie“, sagt Schurr. Die Partner entwickeln dann robuste Pflanzen mit spezifischen Eigenschaften und Merkmalen, die bei widrigen Klimabedingungen oder auf schlechten Böden dennoch einen möglichst hohen Ertrag bringen.
„Ich habe immer schon Grenzen überschritten“
Schon seit seiner Doktorarbeit in Bayreuth habe ihn gereizt, technologische Fragen in die Pflanzenforschung mitaufzunehmen, so Schurr. Andere Disziplinen hätten stets eine große Rolle in seiner Arbeit gespielt und „während der Arbeit in Heidelberg ergab sich dann die Chance, Prozessabläufe von und in Pflanzen bildlich darzustellen", erinnert er sich. Die vergangenen 14 Jahre hat er sich mit seinem Team in Jülich nun darauf spezialisiert, „nicht nur hübsche Bilder von den Pflanzen zu machen, sondern die Pflanzen in Bilder und Bildabschnitten zu vermessen und quantitative Daten daraus zu gewinnen“.
„Leider bin ich selbst fast nicht mehr auf den Versuchsflächen unterwegs“, sagt Schurr. Die Institutsleitung und sein wissenschaftspolitisches Engagement sorgen dafür, dass er ständig unterwegs ist. Sein Fachwissen zur innovativen Pflanzenforschung, aber auch seine langjährige Erfahrung in der Strategieplanung ist gefragt, auch im Ausland. Dort erklärt und vermittelt er die wichtige Rolle der Pflanzenforschung und berät, wo Schwerpunkte zukünftiger Forschung liegen sollen.
„Viele Leute haben einfach eine romantisch verklärte Vorstellung von Pflanzen. Ihre wirkliche Bedeutung für unseren Alltag und unser Leben gerät immer mehr in Vergessenheit, weil den Menschen zunehmend das Bewusstsein für und der Draht zur Natur fehlt“, sagt Schurr. „Auch wenn meine Kinder nicht in der Naturwissenschaft tätig sind, haben wir als Familie immer eine enge Beziehung zur Natur gehabt.“ Seine lebenslange Liaison mit den Pflanzen und der Umwelt will er nicht nur selbst leben, sondern vor allem auch weitertragen.
In vier Schritten zur „besseren Pflanze“
Erst mal müssen die Wissenschaftler die Wechselwirkungen der Pflanzen mit der Umwelt besser verstehen. „Wir erforschen, wie Pflanzen auf Stressfaktoren wie Hitze oder Trockenheit reagieren und wie sie sich an wechselnde Umweltbedingungen anzupassen wissen“, so Schurr. „Wenn wir die Wechselwirkung mit der Umwelt verstehen und erkennen, welche Merkmale dafür zuständig sind, können wir zum Beispiel den Wasser- und Nährstoffbedarf von Pflanzen verbessern.“
Auf der Suche nach den besten Pflanzenmerkmalen entpuppen sich im Gewächshaus des IBG die vermeintlichen Gärtner als Ingenieure und Informatiker. Zielgenau vom Team programmiert, greift ein computergesteuerter Greifarm nach einer der akkurat aufgereihten Versuchspflanzen. Der quadratische Topf enthält eine circa 20 Zentimeter hohe Pflanze. Topf und Inhalt werden aus der Reihe gehoben und in eine große Maschine am Rande des Glashauses gestellt. So werden rund 20 Pflanzen am Tag, voll automatisch in den Kernspintomographen gehoben, analysiert und kommen dann zurück an ihren Platz. „Dadurch bekommen wir Bilder von der Form und Funktion der Wurzeln, ohne die Pflanze aus dem Topf nehmen zu müssen“, erklärt Schurr. Vergleicht das Team dann die Aufnahmen und Daten mit den Prozessen in den einzelnen Pflanzen, können die ertragreichsten, widerstandsfähigsten Merkmale in der Pflanzen-DNA gefunden werden. In einem sogenannten Screening-Verfahren prüfen die Wissenschaftler dann, welche Merkmale der Pflanzen sich kombinieren und nutzen lassen. „Das können bis zu 1.000 genetisch unterschiedliche Linien sein, die wir dabei mustern und selektieren müssen“, so Ulrich Schurr.
Bevor die Ergebnisse allerdings zur Züchtung verwendet werden können, müssen die Merkmale noch einmal überprüft werden. Dann aber nicht etwa im kontrollierten Klima des Gewächshauses, sondern mit Hilfe von Drohnen im Feld. Die Beobachtungen der sehr weitläufigen Versuchsanlage zeigen dem Team genau auf, welche Pflanzenart auch in der „echten Welt“ die besten Wuchsergebnisse liefert und als zukünftige Nutzpflanze dienen kann. Die ausgewerteten Daten und Erkenntnisse werden vom IBG an verschiedene Partner weitergegeben, die Pflanzenzüchtung für die Landwirtschaft betreiben. „Das sind wissenschaftliche Kollegen an Universitäten und Forschungseinrichtungen in Deutschland, Europa und weltweit, aber auch Züchter und Unternehmen der Agrarindustrie“, sagt Schurr. Die Partner entwickeln dann robuste Pflanzen mit spezifischen Eigenschaften und Merkmalen, die bei widrigen Klimabedingungen oder auf schlechten Böden dennoch einen möglichst hohen Ertrag bringen.
„Ich habe immer schon Grenzen überschritten“
Schon seit seiner Doktorarbeit in Bayreuth habe ihn gereizt, technologische Fragen in die Pflanzenforschung mitaufzunehmen, so Schurr. Andere Disziplinen hätten stets eine große Rolle in seiner Arbeit gespielt und „während der Arbeit in Heidelberg ergab sich dann die Chance, Prozessabläufe von und in Pflanzen bildlich darzustellen", erinnert er sich. Die vergangenen 14 Jahre hat er sich mit seinem Team in Jülich nun darauf spezialisiert, „nicht nur hübsche Bilder von den Pflanzen zu machen, sondern die Pflanzen in Bilder und Bildabschnitten zu vermessen und quantitative Daten daraus zu gewinnen“.
„Leider bin ich selbst fast nicht mehr auf den Versuchsflächen unterwegs“, sagt Schurr. Die Institutsleitung und sein wissenschaftspolitisches Engagement sorgen dafür, dass er ständig unterwegs ist. Sein Fachwissen zur innovativen Pflanzenforschung, aber auch seine langjährige Erfahrung in der Strategieplanung ist gefragt, auch im Ausland. Dort erklärt und vermittelt er die wichtige Rolle der Pflanzenforschung und berät, wo Schwerpunkte zukünftiger Forschung liegen sollen.
„Viele Leute haben einfach eine romantisch verklärte Vorstellung von Pflanzen. Ihre wirkliche Bedeutung für unseren Alltag und unser Leben gerät immer mehr in Vergessenheit, weil den Menschen zunehmend das Bewusstsein für und der Draht zur Natur fehlt“, sagt Schurr. „Auch wenn meine Kinder nicht in der Naturwissenschaft tätig sind, haben wir als Familie immer eine enge Beziehung zur Natur gehabt.“ Seine lebenslange Liaison mit den Pflanzen und der Umwelt will er nicht nur selbst leben, sondern vor allem auch weitertragen.
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