Gatersleben: Europas größte Samenbank

Pflanzen-Samenbank: Bewahren und Forschen

In der Nähe des Harzes befindet sich die älteste und größte Samenbank Europas. Ihr Auftrag: Alte Kulturpflanzen und Pflanzengene für die Forschung zur Verfügung zu stellen und für nachfolgende Generationen zu bewahren.

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IPK-Hauptgebäude

Die Samenbank ist eine Besonderheit des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturforschung (IPK). Dort wird auf der Grundlage des Pflanzenmaterials der Samenbank grundlagen- und anwendungsorientierte Kulturpflanzenforschung betrieben. Die Genbank enthält mittlerweile über 3.000 botanische, vorwiegend mitteleuropäische Arten. Wissenschaftler des Institutes unternehmen aber auch weltweite „Sammelreisen“, um vor allem die verwandten Wildarten als Vorläufer und genetische Basis unserer heutigen Kulturpflanzen in ihren Ursprungsgebieten mit in den Bestand einzupflegen.

Auf den ersten Blick mag die Einlagerung von 3.000 Arten aus 900 verschiedenen Gattungen gemessen an den etwa 250.000 weltweit bekannten Arten nicht viel sein. Doch relativieren sich diese Zahlen schnell, angesichts von nur 4.900 Kulturpflanzenarten weltweit. Insgesamt lagern in der Genbank 150.000 verschiedene Kulturpflanzenmuster. Ein anschaulicherer Beleg ist beispielsweise, dass die Samenbank allein 10.000 Heilpflanzenmuster vorhält. Um die Samen erfolgreich zu vermehren und zu erhalten, wird ein enormer organisatorischer, verwaltungstechnischer und pflegerischer Aufwand betrieben. Denn: Samen sind im besten Fall nur bis zu 30 Jahren lebensfähig.

Pflanzenparadies

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"Eingetütete" Sonnenblumen

Einen Eindruck von der akribischen Arbeit können sich Besucher selbst verschaffen. Eine rechtzeitige Voranmeldung ist jedoch nötig. Wer die strenge Eingangskontrolle hinter sich hat, sieht sich zunächst zahlreichen Institutsgebäuden gegenüber. Diese stehen wie in einem Dorf ähnlich an kleinen Straßen, allerdings ohne umzäunte Vorgärten. Gleich auf den ersten Blick zeigt sich, dass die Botanik Schwerpunkt des Instituts ist: Wohin das Auge fällt - überall sind schöne Blumenbeete angelegt, hängen Blumentöpfe mit überquellenden Blumenarrangements an Eingängen oder dienen unbekannte, üppige Kübelpflanzen als Wegweiser. Pflanzenliebhaber kommen in jedem Fall ins Schwärmen. Im Vavilov-Haus wartet Renate Kurch, um eine Führung über das Gelände zu übernehmen. Sie ist Leiterin der sogenannten „Heilpflanzen-Gruppe“. Sie erzählt, dass insgesamt fünf Sortimentsgruppen für die übergeordneten Arten Getreiden, Leguminosen, Gemüse I und II und eben Heilpflanzen bestehen. Jede Sortimentsgruppe setzt sich aus vier bis sechs Personen zusammen und arbeitet weitgehend selbstständig. Die Anzahl der mitarbeitenden Personen schwankt saisonbedingt zwischen den Jahreszeiten.

Ursprünglichkeit erhalten

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Gewächshäuser: Schutz, um Pflanzen vor äußeren Bedingungen frei zu halten

Von ihrem Büro aus führt Kurch die langen Flure des Instituts entlang, vorbei an zahlreichen Laboren. „In den Laboren wird überprüft, ob die eingelagerten Samen noch keimfähig sind“, erklärt Kurch zu Beginn der Führung. Sie eilt jedoch an ihnen vorüber, denn zunächst will sie das weitläufige Außssengelände zeigen. „Die Keimfähigkeit entscheidet darüber, ob wir die Samen weiterhin lagern können, oder ob sie auf den Feldern ausgebracht und neue gewonnen werden müssen“, so Kurch. Denn die Hauptaufgabe der Genbank ist, immer lebensfähige, das heisst keimfähige Samen vorzuhalten, damit diese für die Forschung bereit stehen. „Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, dass das Samenmaterial möglichst ursprünglich erhalten bleiben soll“, so Kurch, „doch den verantwortlichen Wissenschaftlern des Instituts ist bewusst, dass sich schon allein durch Umweltbedingungen, Einflüssen wie Klima oder Bodenbeschaffenheit, Veränderungen in der Erbinformation der neu gewonnenen Samen ergeben können“.

Tierische Helfer

Vor dem Haus stehen Mitarbeitern Fahrräder zur Verfügung. „Sie sind unser Fortbewegungsmittel“, sagt sie und fügt hinzu, dass ohne die Velos zu viel Zeit vergeudet würde, denn schließlich gehören zum IPK etwa 100 Hektar Land. Per Fahrrad geht es zunächst an zahllosen Gewächshäusern vorbei. „Wir haben insgesamt 170 solcher kleinen Gewächshäuser und können somit auf kleinem Raum fremdbefruchtende Arten sicher isolieren“, sagt Kurch. Sie steigt vom Fahrrad und betritt eines der kleineren Gewächshäuser. Hier stehen Calendula und Dill zusammen, da sich diese Pflanzen nicht kreuzen. Kurch zeigt in eine Nische in der Nähe der Tür: Dort wohnen ein paar Bienen in einer Pappschachtel in Bambusstäben, die als Nisthilfen dienen. Alljährlich kauft das Institut von Imkern Solitärbienen als Kokons. Die geschlüpften Bienen übernehmen Bestäubungsaufgaben und kennen nichts anderes als „ihr“ Gewächshaus: Auch das ist eine Maßnahme, um unerwünschte genetische Einflüsse möglichst klein zu halten. Auch in die angrenzenden, großen Gewächshäuser gibt Kurch einen Einblick: Um es auch hier nicht zu einer sogenannten Einkreuzung kommen zu lassen, stehen reihenweise kleinere Gazekabinen zur Verfügung, um so Kreuzungen mit den anderen Pflanzen zu verhindern.

Grüne Daumen nötig

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Geschützte Heilpfanzen-Anbaufläche

Kurch führt dann weiter an einem parkähnlichen Gelände mit altem Baumbestand vorbei zum Dauergarten, wo mehrjährige Pflanzen wachsen. Es ist ein großes Feld umsäumt von hohen, windschützenden Hecken und bepflanzt mit 150 akkuraten Pflanzenreihen. Jede Pflanzenreihe besteht wiederum aus 16 Parzellen, die in genügend weitem Abstand (70 Zentimeter bis zu einem Meter) zueinander stehen. In jeder Parzelle wird eine Akzession gezogen, zur Blüte und hoffentlich später zur Samenbildung gebracht. Mit einer weiten Handbewegung zeigt Kurch auf die Reihen „das sind auch unsere Zöglinge“, sagt sie und schreitet durch die Reihen. Sie kennt alle Pflanzen und hat zu vielen eine besondere Beziehung. So bleibt sie vor einem stattlichen Mönchspfeffer-Busch stehen. „Dieser Vitex agnus-castus hat uns viel Kummer bereitet“, erzählt sie. Jahrelang wollte die Pflanze nicht gedeihen. „Wir fanden dann heraus, dass ihm der vorherige Standort zu zugig war. Doch seitdem er einen windgeschützten Platz hat, gedeiht er prächtig“. Kurch ist eine von vielen Mitarbeiterinnen, die einen sehr grünen Daumen haben. Das ist auch notwendig, denn jede Pflanze benötigt „ihre besonderen“ Wachstumsbedingungen. „Bei unseren Sorgenkindern ist es nötig, sich in die Pflanze hineinzuversetzen“, sagt sie. „Wir fragen uns, wo kommt die Pflanze her, welches und wie viel Licht braucht sie“. Nur so können natürliche Bedingungen nachgestellt werden, um tatsächlich an die Samen zu gelangen. „Manchen Samen müssen wir jedoch praktisch hinterherlaufen“, erklärt sie schmunzelnd. Beinwell beispielsweise lässt seine reifen Samen innerhalb von ein paar Stunden fallen. „Wenn wir dann eine Ausbeute von 10-20 Samen bekommen, ist das schon viel“.

Alles Handarbeit

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Samen ernten

Weiter draussen auf den Feldern herrscht geschäftiges Treiben. Auch dort werden vorwiegend Samen geerntet. Erntehelferinnen stehen in gebückter Haltung. Sie tragen Handschuhe und nutzen Pappteller, um die Samen aufzufangen. Danach werden diese in Beutel verpackt. Andere nehmen die Beschriftung vor oder sorgen für die sorgfältige Transport-Einlagerung. Dabei nehmen sich die Mitarbeiter strikt getrennt die unterschiedlichen Heilpflanzen vor. Es ist eine mühsame und konzentrierte Arbeit, denn Verwechslungen oder das Zusammenbringen unterschiedlicher Samen dürfen nicht passieren.

Dokumentation ist alles

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Handarbeit: Getreidekörner werden sortiert, gezählt, eingetütet

Auf dem Rückweg erklärt Kurch, dass es während des ganzen Jahres für die Sortimentsgruppen viel zu tun gibt: Nach der Ausbringung der Samen stehen die Wachstumszyklen unter ständiger Beobachtung. Dabei werden Pflanzen vermessen und charakterisiert (Pflanzenhöhe, Blätter, Blütenköpfe), die Ergebnisse genauestens dokumentiert. Beim ersten Anbau eines neu in die Genbank gekommenen Musters werden neben dem Samenbeleg auch noch einzelne Pflanzen getrocknet und dem Herbarium zugeführt, um auf Original-Vergleichsmaterial zurückgreifen zu können. Somit können im Zweifelsfalle Pflanzen aus verschiedenen Zyklen und Jahren miteinander verglichen und gegebenenfalls Veränderungen ausgemacht werden.

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Dr. Lohwasser: Kürbissamen müssen getrocknet, gezählt, ausmessen werden

Wieder ins Vavilov-Haus zurückgekehrt, übernimmt Ulrike Lohwasser die Führung innerhalb des Hauses in ihrer Funktion als Taxonomin. Das heisst, sie klassifiziert „in letzter Instanz“ fragliche Samen oder Pflanzen. Zu ihren Aufgabenbereichen gehören außerdem das Qualitätsmanagement der Genbank und der Verwaltung. Lohwasser führt zunächst durch verschiedene Labore. Dort werden gerade geerntete Samen entweder gereinigt und zur Vortrocknung vorbereitet oder gelagerte Samen kontrollweise zum Keimen gebracht. Auch dort wird gezählt, gewogen, vermessen und dokumentiert. Lohwasser ist stolz auf ihre langjährigen und hoch qualifizierten MitarbeiterInnen, die ihr durch selbstständiges Arbeiten Freiraum für ihre wissenschaftliche Arbeit verschaffen. Nur in Zweifelsfällen wird Lohwasser hinzugezogen, um Pflanzen 100 prozentig eindeutig zu bestimmen.

Das Herzstück: Kühlräume

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Dr. Lohwasser im Kühlraum. Er enthält 27.000 Weckgläser mit Samen

Dann führt Lohwasser die Schatzkammern der Samenbank vor: Sie bestehen aus mehreren Kühlräumen, in denen unterschiedliche Temperaturen (minus 15 Grad und Null Grad Celsius) herrschen. Hinter jeder Tür eines Kühlraumes befinden sich entweder feststehende oder rollende Regalschränke, die pro Kühlraum etwa 27.000 Samen-Weckgläser beherbergen. Vor ihrer endgültigen Einlagerung wurden die Samen einer sorgfältigen Vorbereitung unterzogen: Nach der maschinellen Reinigung wurden die Samen handverlesen, eine Woche lang vorgetrocknet und schließlich in Gläser mit Silicagelpäckchen verpackt, um die Restfeuchte herauszuhalten. „Der ganze Aufwand ist notwendig, um zu verhindern, dass Keimprozesse stattfinden“, erläutert Lohwasser. „Diese würden verhindern, dass die Saat später wieder aufgeht“. Aber auch an der besten Lagerung wird weiter geforscht. Andere Formen wie die Kryokonservierung (in flüssigem Stickstoff) sind relativ jung. „Bisherige Forschungen haben ergeben, dass es länger dauert, bis man aus den eingefrorenen Sprossen wieder ganze Pflanzen herangezogen hat“, erzählt Lohwasser. Neben der Lagerung in der Gaterslebener Samenbank kommt neuerdings ein kleiner Teil der Ernte nach Spitzbergen als Sicherheitsduplikat in die Höhlen der Arktis“.

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Tausende von Samenröhrchen

Lohwasser zeigt dann andere Schätze des Instituts. Die Genbank beherbergt außerdem botanische Archivsammlungen, ein Herbarium, eine Früchte- und Ährensammlung mit über 500.000 Belegmustern. Die Ährensammlung ist beispielsweise ebenfalls in Rollschränken untergebracht, die sich in endlosen Metern hinziehen: Jede Getreidesorte ist in einer Pappschachtel mit getrockneten Ähren sowie Getreidekörnern in einem Glasröhrchen untergebracht. Es ist interessant zu sehen, welche „Vorfahren“ gegenwärtiges Getreide hat und wie es sein Aussehen im Laufe der Jahre veränderte. „Viele Pflanzenzüchter, Wissenschaftler oder interessierte Hobbygärtner kommen vor ihrer Samenbestellung zu uns, um sich in den botanischen Archivsammlungen umzusehen“, so Lohwasser. „Denn jeder kann nach Unterzeichnung einer Materialtransfervereinbarung bei uns Saatgut bestellen“.

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Herbariumsblatt

Die Sammlungen in Gatersleben gehören nach den Samenbanken in den USA und Beijing in China zu den größten und umfangreichsten der Welt. Zuletzt führt Lohwasser in die Räume des Herbariums. Wer Zeit mitbringt, kann auch hier Entwicklungen entdecken oder sich einfach an den sorgfältig getrockneten, aufgeklebten Pflanzen, ihren Unterschieden und außerordentlichen Vielfalt erfreuen. In Anbetracht der Sammlung von so vielen Samen oder Pflanzenmustern entsteht der Eindruck eines Museums. Gegen diesen Eindruck verwehrt sich Lohwasser jedoch vehement: „Wir sind ganz und gar kein Museum! Unsere Aufgabe ist es, die genetische Vielfalt für nachfolgende Generationen zu bewahren oder sie Forschern und Züchtern zur Verfügung zu stellen. Und nicht zuletzt ist die Samenbank ein Teil eines Ganzen. Forschung wird groß geschrieben: Wir wollen so viel wie möglich von den Pflanzen, ihrer Entstehung und möglichen Entwicklungen wissen“.

Geschichtliches:

1943 wurde das „Institut für Kulturpflanzenforschung“ als Mitglied der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft in Tuttenhof bei Wien gegründet. Ende des Zweiten Weltkriegs erhielten die Forscher in Gatersleben die Möglichkeit ihre Arbeit fortzusetzen. Die Deutsche Demokratische Republik betrieb das Nachfolgeinstitut ab 1948 zunächst unter gleichem Namen in der Akademie der Wissenschaften weiter. Es wurde nach der Wiedervereinigung Deutschlands am 31. Dezember 1991 formell aufgelöst und zum 1. Januar 1992 als „Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung“ neu gegründet. Heute besteht das IPK aus den fünf Abteilungen - Genbank, Cytogenetik und Genomanalyse, Molekulare Genetik, Molekulare Zellbiologie sowie Verwaltung und zentrale Dienste.
Weitere Informationen: www.ipk-gatersleben.de

Autor/In: Marion Kaden, natürlich leben (2010)