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Faszination für Pflanzenabwehrstoffe

Sandra Irmischs Doktorarbeit mit der Otto-Hahn-Medaille der Max-Planck-Gesellschaft ausgezeichnet
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23.06.2016
Sandra Irmisch mit ihren Untersuchungsobjekten im Gewächshaus: Die junge Wissenschaftlerin untersuchte, wie sich Pappeln mit flüchtigen chemischen Verbindungen gegen Schädlinge verteidigen. Foto: Tobias Köllner/MPI CE Sandra Irmisch mit ihren Untersuchungsobjekten im Gewächshaus: Die junge Wissenschaftlerin untersuchte, wie sich Pappeln mit flüchtigen chemischen Verbindungen gegen Schädlinge verteidigen.
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Pflanzen wehren sich mit Duft, wenn sie von pflanzenfressenden Tieren angegriffen werden - Wissenschaftler sprechen dabei gerne vom "chemischen Hilferuf" der Pflanzen. Die Biochemikerin Sandra Irmisch hat den Hilferuf von Pappeln erforscht. Für ihre Doktorarbeit untersuchte sie die molekularen Grundlagen der flüchtigen chemischen Verbindungen, die die Bäume als Reaktion auf Schädlingsbefall abgeben. Ende 2014 erhielt sie dafür von der Friedrich-Schiller-Universität Jena den Doktortitel mit der Auszeichnung "summa cum laude". Die Max-Planck-Gesellschaft hat diese Arbeit jetzt als besondere wissenschaftliche Leistung mit der Otto-Hahn-Medaille prämiert.


Viele "Phytochemikalien" sind pharmakologisch interessant

Pflanzen produzieren eine Vielzahl chemischer Substanzen, sogenannte sekundäre Pflanzenstoffe. "Sekundär" werden sie deshalb genannt, weil sie für den Stoffwechsel einer Pflanze nicht unmittelbar lebensnotwendig sind. Allerdings haben sie wichtige ökologische Funktionen beim Schutz der Pflanzen vor UV-Strahlung oder Verdunstung, beim Anlocken von Blütenbestäubern sowie bei der Abwehr von Krankheitserregern und Schädlingen. Viele dieser "Phytochemikalien" sind pharmakologisch interessant, weil sie in der Medizin als Wirkstoffe gegen Krankheiten eingesetzt werden können, zum Beispiel Polyphenole zur Blutdrucksenkung oder entzündungshemmende Flavonoide.

In der Abteilung Biochemie am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie interessieren sich die Forscher besonders für chemische Substanzen, die Pflanzen zum Schutz vor Fraßfeinden bilden. Sandra Irmisch untersuchte, wie Pappeln solche Abwehrstoffe bilden und welche dieser Substanzen bei der Verteidigung gegen verschiedene Fraßfeinde eine Rolle spielen. Schon immer war die in Jena geborene Wissenschaftlerin davon fasziniert, wie das Leben funktioniert, zum Beispiel welche biochemischen Prozesse in Lebewesen ablaufen. Deshalb entschied sie sich für ein Studium der Biochemie an der Universität in Halle an der Saale. Im Oktober 2010 kam sie als Doktorandin nach Jena, wo sie am Max-Planck-Institut unter der Supervision von Tobias Köllner und Jonathan Gershenzon an Pappeln forschte. Dass Pflanzen, wie die Pappel, eine derartige Vielfalt und Vielfältigkeit chemischer Verbindungen herstellen, die auch für die Gesundheit des Menschen förderlich sein können, hat sie bei ihrer Arbeit immer wieder inspiriert. Ihre Begeisterung für die wissenschaftliche Untersuchung dieser natürlichen Prozesse hat sicherlich dazu beigetragen, dass aus ihrem Promotionsprojekt in vier Jahren 12 Publikationen in international angesehenen wissenschaftlichen Zeitschriften, darunter sieben mit Erstautorschaft, hervorgegangen sind. Es gelang Irmisch, die wichtigsten Abwehrstoffe von Pappeln zu bestimmen und neue Enzyme für die Biosynthese von Pappelduftstoffen zu charakterisieren. Die jetzige Auszeichnung durch die Max-Planck-Gesellschaft sieht die junge Wissenschaftlerin als weiteren Ansporn: "Die Otto-Hahn-Medaille ist eine große Ehre und zeigt mir, dass meine Forschung Anklang findet und von Bedeutung ist. Sie motiviert mich, mit dieser Forschung weiter zu machen."

Derzeit forscht Dr. Irmisch an der University of British Columbia in Vancouver, Kanada. Für diesen Forschungsaufenthalt hat sie sich erfolgreich für ein Feodor-Lynen-Stipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung beworben. Wissenschaftlich ist sie auch in Kanada der Biosynthese von sekundären Pflanzenstoffen treu geblieben und untersucht dort neue pflanzliche Wirkstoffe gegen Diabetes.

Originalveröffentlichungen:
Irmisch, S., Müller, A. T., Schmidt, L., Günther, J., Gershenzon, J., Köllner, T. G. (2015): One amino acid makes the difference: the formation of ent-kaurene and 16a-hydroxy-ent-kaurane by diterpene synthases in poplar. BMC Plant Biology, 15: 262. http://dx.doi.org/10.1186/s12870-015-0647-6 

Irmisch, S., Zeltner, P., Handrick, V., Gershenzon, J., Köllner, T. G. (2015): The maize cytochrome P450 CYP79A61 produces phenylacetaldoxime and indole-3-acetaldoxime in heterologous systems and might contribute to plant defense and auxin formation. BMC Plant Biology, 15: 128. http://dx.doi.org/10.1186/s12870-015-0526-1

Irmisch, S., Clavijo McCormick, A. L., Günther, J., Schmidt, A., Boeckler, G. A., Gershenzon, J., Unsicker, S., Köllner, T. (2014): Herbivore-induced poplar cytochrome P450 enzymes of the CYP71 family convert aldoximes to nitriles which repel a generalist caterpillar. The Plant Journal, 80(6), 1095-1107. http://dx.doi.org/10.1111/tpj.12711 

Irmisch, S., Jiang, Y., Chen, F., Gershenzon, J., Köllner, T. (2014): Terpene synthases and their contribution to herbivore-induced volatile emission in western balsam poplar (Populus trichocarpa). BMC Plant Biology, 14: 270. http://dx.doi.org/10.1186/s12870-014-0270-y 

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