Jede Züchtung greift direkt oder indirekt in das Erbgut von Pflanzen ein. Dies gilt auch für gentechnische Methoden und neu aufkommende biologische Techniken in der Pflanzenzüchtung. Ziel unserer Arbeit ist die risikoorientierte Bewertung von klassischer Gentechnik und von Methoden und Techniken neuer biotechnologischer Verfahren bei Pflanzen. Hierbei analysieren wir u.a. die auftretenden Veränderungen und vergleichen diese auch mit den Produkten der klassischen Züchtung.

Wir leisten Grundlagenforschung zum Verständnis der genetischen Stabilität. Dafür werden Faktoren identifiziert, die maßgeblich dazu beitragen, dass ein Pflanzengenom relativ stabil bleibt, aber trotzdem fähig zu Veränderungen ist, um sich beispielsweise an ständig wechselnde äußere Einflüsse anzupassen. Viele unterschiedliche Gene und deren Proteine sind an der Rekombination und Reparatur beteiligt – auch bei der klassischen Züchtung. Die Genommodifikation durch biotechnologische Methoden benutzt diese Faktoren, um gewünschte neue Eigenschaften in Pflanzen einzuführen. Dabei besteht das Risiko, dass es zu unerwünschten Nebeneffekten kommt. So kann es zum Beispiel beim Einsatz der „Genschere“ CRISPR/Cas zu nicht geplanten Effekten sowohl am Zielort als auch an anderen Orten des Genoms kommen. Die Mechanismen, die dabei eine Rolle spielen, werden in diesem Aufgabefeld untersucht, um das jeweilige Risiko von Effekten und Nebeneffekten einschätzen zu können.

Nicht nur die DNA-Sequenz kann aktiv oder passiv verändert werden, auch Änderungen an der äußeren Struktur der DNA haben einen Einfluss z.B. auf das Ablesen von Informationen. Diese epigenetischen Veränderungen können vererbbar sein und beeinflussen die Genomfunktion wie z. B. die Genexpression während der Entwicklung. Sie können auch als Reaktion auf Stress entstehen. Um Pathogene zu bekämpfen, lässt sich die Epigenetik von Pflanzen durch verschiedene Methoden verändern. Unsere Arbeit zielt darauf ab, unbeabsichtigte Nebenwirkungen zu untersuchen.

Die RNA-Interferenz (RNAi) ist ein natürlicher Mechanismus, über den Pflanzen die Genexpression während der Entwicklung kontrollieren und auf Umwelteinflüsse reagieren kann. Mit Hilfe der äußerlichen Anwendung doppelsträngiger RNA (dsRNA), könnte der Einsatz klassischer Pflanzenschutzmittel reduziert werden, aber es fehlt eine Risikobewertung solcher Anwendungen. Wir charakterisieren dsRNA-basierte Pflanzenschutzmittel, identifizieren mögliche Gefahren und analysieren die Exposition sowie den Verbleib in der Umwelt.

Mit bestimmten Genommodifikationen können rekombinante Proteine für medizinische und industrielle Zwecke in Pflanzen hergestellt werden. Dieses Verfahren wird als Molecular Farming bezeichnet. Wir konzentrieren uns auf die Sicherheitsbewertung der angewendeten Methoden und der Qualitäten der Produkte.