Pflanzen sind unglaublich vielfältig, und das gilt auch für Botaniker! Botany One hat es sich zur Aufgabe gemacht, faszinierende Geschichten über die Pflanzenwelt zu verbreiten und stellt Ihnen auch die Wissenschaftler vor, die hinter diesen großartigen Geschichten stehen.

Heute begrüßen wir Dr. Dustin Wolkis, der sich für die Physiologie der Ex-situ-Erhaltung von Saatgut und Pollen begeistert und derzeit deren Langlebigkeit sowie die Einflussfaktoren – Feuchtigkeit, Temperatur, Lipide und Zeit – erforscht. Wolkis lebt auf Hawaii, wo 90 % der Gefäßpflanzen endemisch sind, die Aussterberate aber weltweit am höchsten ist. Sein besonderes Interesse gilt der Frage, wie Ex-situ-Erhaltung zum Schutz der Biodiversität für die Zukunft beitragen kann. Als wissenschaftlicher Kurator von Saatgutkonservierung im National Tropical Botanical GardenEr betreut die Sammlung gefährdeter hawaiianischer Samen, Pollen und Sporen und ist leitender Forscher für die Keimplasmaforschung. Wolkis erwarb seinen Master of Science in Pflanzenbiologie und Naturschutz an der Arizona State University und seinen Doktortitel in Biodiversität an der Universität Kopenhagen. Er ist außerdem Mitglied des Graduiertenkollegs für Botanik an der School of Life Sciences der University of Hawaiʻi at Mānoa und stellvertretender Vorsitzender der International Union for the Conservation of Nature, Species Survival Commission, Seed Conservation Specialist Group. Weitere Informationen zu seiner Arbeit finden Sie unter Bluesky.

Was hat Ihr Interesse an Pflanzen geweckt?

Ich hatte das Glück, in der Nähe eines Wüstenrests im sonst asphaltierten Zentrum von Phoenix (Arizona, USA) aufzuwachsen, wo ich dem Alltag entfliehen und die Ruhe der Natur genießen konnte. Ich liebte Camping, Wandern und Wissenschaft, aber da ich der erste Hochschulabsolvent in meiner Familie war, hielt ich es nie für realistisch, Wissenschaftlerin zu werden. Als junge Erwachsene arbeitete ich in einer Apotheke. Ich liebte es, etwas über Pflanzen, ihre lateinischen Namen und ihre Nutzung durch den Menschen zu lernen. Ich dachte, ich würde noch einmal Biologie studieren, um anschließend Naturheilkunde zu studieren. Doch dann belegte ich meine ersten Kurse in Ökologie und Naturschutzbiologie und erkannte, dass ich die Pflanzen selbst in ihrem natürlichen Lebensraum studieren konnte. Das brachte mich auf den Weg der Pflanzenschutzbiologie – und ich habe es nie bereut. Die Arbeit in Pflanzenökologie und Naturschutz im Feld und im Labor während meines Studiums verstärkte meine Liebe zu Pflanzen und meinen Wunsch, sie zu studieren. Da wurde mir klar, dass ich tatsächlich Pflanzenwissenschaftlerin werden konnte.

Was hat Sie motiviert, Ihrem aktuellen Forschungsgebiet nachzugehen?

Nach meinem Bachelor-Abschluss in Biologie mit Schwerpunkt Naturschutzbiologie und Ökologie hatte ich das Glück, in der Abteilung für Forschung, Konservierung und Sammlungen der Botanischer Garten der Wüste (DBG). Ich wurde eingestellt, um die Aktivitäten von DBG im nationalen Programm zur Sammlung einheimischen Saatguts mit dem Titel „Seeds of Success“ zu koordinieren, und kam so erstmals mit Saatgut in Berührung. Parallel dazu begann ich ein Masterstudium in Pflanzenbiologie und Naturschutz an der Arizona State University (ASU), wo ich die traditionelle Pflanzenökologie von Ciénega-Feuchtgebieten erforschte. Meine Betreuerinnen bei DBG und an der ASU, Kim McCue bzw. Julie Stromberg, prägten meine wissenschaftliche Entwicklung maßgeblich. Sie gaben mir das Selbstvertrauen, die Unterstützung und die Freiheit, neue Ideen zu entwickeln, Herausforderungen anzunehmen und Erfolge zu erzielen, die ich mir nie hätte vorstellen können. In dieser Zeit hatte ich die Gelegenheit, eine Woche mit Christina Walters und ihrem Team im US-amerikanischen National Laboratory for Genetic Resource Preservation (auch bekannt als das „Nationale Saatgutlabor“) zu verbringen. Sie begeisterte mich mit dem, was ich heute als die grundlegendsten Informationen zur Saatgutbanken kenne. Mein Kopf war voller Möglichkeiten – ich konnte an nichts anderes mehr denken. So war ich von der Saatguterhaltung fasziniert!

Welcher Teil Ihrer Arbeit im Zusammenhang mit Pflanzen gefällt Ihnen am besten?

Ich bin immer wieder erstaunt über die seltsamen und wilden physiologischen Reaktionen von Pflanzen, ihren Samen und ihrem Pollen. Ich habe die große Ehre und kuleana – „heiliges Privileg und Verantwortung“ –, mit der einheimischen hawaiianischen Flora zu arbeiten, wo 90 % der Gefäßpflanzenarten endemisch sind, 268 Pflanzenarten weniger als 50 Exemplare in freier Wildbahn haben, fast die Hälfte (45 %) der bundesweit als gefährdet eingestuften Pflanzenarten beheimatet ist und wo die meisten modernen Pflanzenarten ausgestorben sind. Durch meine Arbeit an einem so besonderen Ort habe ich das Gefühl, einen positiven Beitrag zum Pflanzenschutz leisten zu können, wenn auch nur im kleinen Rahmen. Ich habe außerdem das Glück, für den gemeinnützigen National Tropical Botanical Garden zu arbeiten, dessen Mission, „das Leben durch den Erhalt tropischer Pflanzen, Ökosysteme und des kulturellen Erbes zu bereichern“, ich sehr schätze. Die Betreuung der nächsten Generation von Pflanzenwissenschaftlern – ob Schüler, Student, Absolvent oder Postdoc – ist einer meiner Lieblingsaspekte der Arbeit mit Pflanzen.

Gibt es bestimmte Pflanzen oder Arten, die Ihre Forschung fasziniert oder inspiriert haben? Wenn ja, was sind sie und warum?

Obwohl die Fragen beim Umzug von der Wüste in die Tropen dieselben sind, sind die Floras ganz anders! Als ich jedoch in Hawaii ankam, hatte ich sofort einen Pflanzenfreund – dodonaea viscosa (Sapindaceae). Diese Pflanze ist sowohl in der Sonran-Wüste als auch auf Hawaii (und in den Tropen und Subtropen weltweit) heimisch, wo sie als 'a'ali'i bekannt ist. Ein ʻŌlelo Noʻeau („Hawaiianische Sprichwörter und poetische Aussprüche“), das mich inspiriert hat, lautet:

He 'a'ali'i ku makani mai au; 'a'ohe makani nana e kula'i.“

„Ich bin ein windresistenter 'a'ali'i; kein Sturm kann mich umwerfen.“

„Ōlelo Noʻeau Nr. 507, gesammelt, übersetzt und kommentiert von Mary Kawena Pukui, 1983.

Die größte und zugleich am stärksten gefährdete Familie Hawaiis sind die Glockenblumengewächse (Campanulaceae). Sie haben sich in sechs Gattungen, davon fünf endemische, und 161 aktuell beschriebene Taxa entwickelt. Samen dieser Familie erwiesen sich als trocknungsresistent und dennoch bei kühlen 5 °C länger haltbar als bei der üblichen Tiefkühltemperatur von -18 °C. Dieses besondere Lagerverhalten hat meine aktuelle Forschung zum thermischen Lipid-Fingerprinting fasziniert und inspiriert und meine Faszination für die Langlebigkeit von Samen verstärkt.

Könnten Sie ein Erlebnis oder eine Anekdote aus Ihrer Arbeit erzählen, die Ihre Karriere geprägt und Ihre Faszination für Pflanzen bestätigt hat?

Nun ja, ich bin leicht zu begeistern und gebe zu, dass mich fast alles fasziniert, haha! Rückschlüsse auf die taxonomische Ähnlichkeit der gesamten hawaiianischen Flora deuten jedoch darauf hin, dass bis zu einem Drittel der hawaiianischen Arten das oben beschriebene, merkwürdige, „frostempfindliche“ Verhalten bei der Samenlagerung aufweisen könnten. Gespräche mit Kollegen in Hawaii und anderen, wie Chris Walters und Hugh Pritchard und Daniel Ballesteros von der RBG Kew Millennium Seed Bank (MSB), haben diese Vermutung bestätigt., Wir vermuteten, dass diese Reaktion auf die Lagerbedingungen auf die Transformation oder Kristallisation und Schmelzkinetik der Lipide zurückzuführen sein könnte. Doch erst einige Jahre später, während eines Forschungsaufenthalts am MSB, hatte ich die Gelegenheit, die dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) zur Bestimmung der thermischen Fingerabdrücke der Lipide durchzuführen. Bereits in der Vorbereitungsphase beobachteten wir starke Lipidschmelzereignisse um die übliche Lagertemperatur für Saatgut (-18 °C), was die ungewöhnliche „gefrierempfindliche“ Reaktion erklären könnte. Bei etwa -80 °C traten weder Schmelz- noch Kristallisationsereignisse auf, was darauf hindeutet, dass dies eine sichere Lagertemperatur ist und die Bezeichnung „gefrierempfindlich“ irreführend ist. Genau wie -18-°C-Gefrierschränke sind auch -80-°C-Gefrierschränke problemlos erhältlich, sodass -80 °C vielleicht eines Tages zur Standardlagertemperatur wird.

Welchen Rat würden Sie jungen Wissenschaftlern geben, die eine Karriere in der Pflanzenbiologie anstreben?

Ich hatte einen kurvenreichen Weg. Zwischen meinem ersten und meinem letzten Bachelor-Studium lagen elf Jahre. Ich finde es völlig in Ordnung, in der Anfangs- oder Vorkarrierephase noch nicht alles im Blick zu haben. Tatsächlich kann es spannend sein – eine leere Leinwand, die darauf wartet, mit Möglichkeiten gefüllt zu werden, selbst mit solchen, die man sich noch gar nicht vorgestellt hat. Aber wenn es hart auf hart kommt, sei der „Aali“ und widerstehe dem Wind.

Ich wünschte, jemand hätte mir während meines Studiums von AmeriCorps (auf Hawaii Kupu) erzählt. Sie bieten fantastische Programme, in denen man durch die Zusammenarbeit mit verschiedenen Gastorganisationen aus verschiedenen Fachbereichen verschiedene Karrierewege erkunden kann. Der Dienstplan ist mit dem der meisten Universitäten abgestimmt, sodass Studierende bereits während des Studiums teilnehmen können. Es ist auch eine großartige Gelegenheit für junge Absolventen, denn nach Abschluss des Studiums erhalten sie nicht nur ein Stipendium, sondern auch eine Bildungsprämie, die für ein weiterführendes Studium angerechnet werden kann. Falls das nicht möglich ist, empfehle ich Praktika als weitere großartige Möglichkeit, verschiedene Karrierewege zu erkunden.

Arbeiten Sie außerdem als Student in Laboren. Das bietet großartige Einblicke und ein gutes Netzwerk.

Was machen die Leute normalerweise falsch über Pflanzen?

Pollen ist nicht nur etwas, das in der Luft herumfliegt und uns zum Niesen bringt! Bei Samenpflanzen produzieren Pollenkörner die männlichen Gameten und sind für die sexuelle Fortpflanzung unerlässlich. Pollen ist lebendig. Unter den richtigen Bedingungen keimt er sogar. Dabei bildet sich aus dem Pollenkorn ein Pollenschlauch, in dem die beiden Spermien wandern und die Samenanlagen doppelt befruchten, die dann zu Samen heranreifen. Die Pollenkeimung ist die Antwort auf unsere Fragen zur Physiologie der Pollenkonservierung und den Auswirkungen von Feuchtigkeit, Temperatur, Lipiden und Zeit auf die Lebensdauer.

Eine „Samenbank“ kann verschiedene Bedeutungen haben. Normalerweise bezieht sich der Begriff auf eine Naturschutz-Samenbank oder eine natürliche Samenbank, wie z. B. eine Boden- oder eine Baumkronen-Samenbank. Dies kann manchmal verwirrend sein, daher ist es wichtig, genau anzugeben, um welche „Samenbank“ es sich handelt ☺️.

Auch Lakritze/Lakritz ist Glycyrrhiza glabra (Fabaceae) und schmeckt nicht nach Anis pimperella anisum (Apiaceae).

Carlos A. Ordóñez-Parra

Carlos (er/ihn) ist ein kolumbianischer Saatgutökologe, der derzeit an der Universidade Federal de Minas Gerais (Belo Horizonte, Brasilien) promoviert und als Wissenschaftsredakteur bei Botany One und als Kommunikationsbeauftragter bei der International Society for Seed Science arbeitet. Sie können ihm auf BlueSky unter @caordonezparra folgen.