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Das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben

Das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) konzentriert sich als international renommiertes Institut auf die Erforschung der genetischen und molekularen Ursachen der Leistungsmerkmale wichtiger Kulturpflanzen wie etwa Gerste und Weizen. Ziel ist der Erhalt, aber auch die Nutzung der genetischen Vielfalt. Dies ist entscheidend, um die passenden Antworten auf Herausforderungen wie den fortschreitenden Klimawandel und die wachsende Weltbevölkerung zu finden. Dafür werden modernste Verfahren genutzt – etwa aus dem Bereich der Genom-Editierung und der Sequenziertechnik. Darüber hinaus steht den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am IPK eine exzellente Infrastruktur zur Verfügung. Dazu gehören unter anderem auch die weltweit einzigartige Pflanzenkulturhalle, in der bereits das Feld der Zukunft simuliert werden kann sowie die bundeszentrale Ex-situ-Genbank.

Geschichte des IPK und der Kryobank

1943
Gründung als Kaiser-Wilhelm-Institut für Kulturpflanzenforschung in Tuttendorf bei Wien und Beginn umfangreicher Sammelreisen mit dem Ziel pflanzengenetische Ressourcen zu erhalten und für die Forschung und Züchtung zur Verfügung zu stellen

1945
Ansiedlung des Instituts in Gatersleben und Transfer der Saatgut- und Herbarsammlungen zum neuen Standort

1948
Eingliederung in die Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin (DAW)

1970
Firmierung als Zentralinstitut für Genetik und Kulturpflanzenforschung (ZIGuK) der DAW bzw. ab 1972 der Akademie der Wissenschaften (AdW) der DDR

1990
Aufbau der In-vitro-Sammlung zur Sicherung der klonalen Pflanzenmuster in der Feldgenbank

1992
Neugründung als Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)

1997
Aufbau der Kryosammlungen zur Langzeit- und Sicherungslagerung von Kartoffel, Knoblauch und Minze

2003
Zusammenlegung der innerdeutschen Genbanken für Kulturpflanzen in Gatersleben und Formierung der bundeszentralen Ex-situ-Genbank für landwirtschaftliche und gartenbauliche Kulturpflanzen

2006
Umbenennung in Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)

2007
Etablierung eines Qualitätsmanagements, derzeit nach ISO 9001:2015

2020
Kryolagerung von mehr als 2000 Pflanzenakzessionen

Die bundeszentrale Ex-situ-Genbank

Die bundeszentrale Ex-situ-Genbank beherbergt mit über 151.000 Pflanzenmustern aus über 3.100 Arten eine der größten Sammlungen für Kulturpflanzen weltweit. Diese stehen für Forschungsinstitute, Züchter und Privatpersonen zur Verfügung und können über https://gbis.ipk-gatersleben.de/ bezogen werden.

Neben der Erhaltung von Pflanzen in Form von trocknungstolerantem Saatgut, können einige Pflanzenarten nur vegetativ im Feld erhalten werden, da diese entweder keine Samen bilden (Knoblauch, Pfefferminze), keine lagerfähigen Samen bilden oder die Samen nicht sortenrein zur Erhaltung (Kartoffel) beitragen. Beim traditionellen Feldanbau akkumulieren die Pflanzen Mutationen, Virosen und andere Krankheitserreger, die zur Gefährdung bis hin zum Verlust des Materials führen können. Die Pflanzenkryokonservierung bietet dabei die einzige Möglichkeit, die Pflanzen vor Neuinfektionen abzuschirmen und über einen langen Zeitraum zu erhalten.

Die Kryolagerung

Innerhalb der bundeszentralen Ex-situ-Genbank ist die Forschungsgruppe ‚Cryo- und Stressbiologie‘ (CSB) unter der Leitung von PD. Dr. Manuela Nagel verantwortlich für die In-vitro-Slow-Growht-Lagerung von 154 Minze und 30 Yamsakzessionen; sowie für die Kryokonservierung von Kartoffel, Knoblauch und Schalotten, deren Sammlungen inzwischen auf insgesamt mehr als 2000 Kryomuster angewachsen ist. Die kryokonservierten Pflanzenorgane, vorwiegend Sprossspitzen und Pollen, lagern bei –196 °C im flüssigen Stickstoff deren Füllstand permanent überwacht wird. Um etwaige Katastrophen vorzubeugen sind alle Kryomuster dupliziert und werden im Sicherheitslager an der DSMZ in Braunschweig gelagert.

Neben der fortlaufenden Erweiterung der Kryobank und der deren Optimierung von Protokollen ist ein Hauptteil der Arbeit die grundlagenbasierte Erforschung von Kryoprozessen und deren Einflussfaktoren. Diese sind eng mit mechanischen, Trocknungs- und Kältestressfaktoren verknüpft. Hierbei werden biochemische und genetische Mechanismen während der Kryokonservierung entweder an Modellpflanzen wie Arabidopsis oder an den genbankrelevanten Arten wie Kartoffel, Knoblauch und Minze näher analysiert. Weitere Schwerpunkte bilden die Untersuchungen an kurzlebigen Getreidepollen, an trocknungstoleranten Systemen wie orthodoxes Saatgut sowie Analysen zum Einfluss von Endophyten auf die In-vitro- und Kryolagerung.

Kontakt

Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)
Corrensstraße 3
D-06466 Seeland
OT Gatersleben

Ansprechpartnerin:
PD. Dr. Manuela Nagel
Tel.: +49 (0) 39482-5156
E-Mail: nagel@ipk-gatersleben.de

https://www.ipk-gatersleben.de/genbank/cryo-und-stressbiologie/