Im Zeitraum vom 8. bis 15. Dezember 2025 bot sich den 10. Klassen unseres Gymnasiums die Möglichkeit, das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben zu besuchen. Diese Kooperation besteht dank der Initiative von Frau Maszunat bereits seit 2013 und ist für den Fachbereich Biologie von besonderer Bedeutung. Sie ermöglicht den Besuch einer international renommierten Forschungseinrichtung, die sonst nur schwer zugänglich ist. Darüber hinaus bietet das sogenannte Grüne Labor die Gelegenheit, gentechnische Methoden selbst praktisch durchzuführen – Experimente, deren Durchführung an der Schule aufgrund der hohen Kosten kaum möglich wäre. So können Lerninhalte an einem außerschulischen Lernort erfahren werden, was den Unterricht auflockert und Wissen auf eine besondere Art vermittelt.

Am 15. Dezember war es für die Klasse 10/3 soweit – der Institutsbesuch stand an. Der Tag begann früh: Bereits um 8 Uhr starteten die Schülerinnen und Schüler mit dem Bus. Nach der Ankunft begann der Besuch mit einer Führung durch die Genbank für Kulturpflanzen. Hierbei handelt es sich um Pflanzen, die aus Wildarten gezüchtet wurden und heute als Nutz- oder Zierpflanzen angebaut werden, beispielsweise Kartoffeln, Paprika oder Bohnen.

Abb. 1 Zucht von Kartoffelpflanzen

Die Genbank in Gatersleben zählt zu den größten weltweit und umfasst 2.829 verschiedene Arten. Zu ihren Hauptaufgaben gehören das Sammeln, Erhalten, Charakterisieren, Erforschen und Erschließen pflanzengenetischer Ressourcen. Ziel ist es, die genetische Vielfalt zu bewahren und widerstandsfähigere Pflanzen zu züchten, die an neue klimatische Bedingungen, Krankheiten und Schädlinge angepasst sind und dennoch stabile Erträge liefern. Zudem soll die Anbauvielfalt auf deutschen Feldern erhöht werden. Derzeit dominieren hier vor allem Weizen, Gerste, Mais, Raps, Kartoffeln und Zuckerrüben – mithilfe der Genbank soll dieses Spektrum erweitert werden. Die Samen der Pflanzen werden eingelagert und regelmäßig auf ihre Eigenschaften getestet. Wie diese Lagerung erfolgt, durfte die Klasse selbst anschauen. Zunächst besuchte sie dazu einen Trocknungsraum, in dem den Samen Feuchtigkeit entzogen wird, bis nur noch etwa fünf Prozent Restfeuchte verbleiben. Würde man den Samen die gesamte Feuchtigkeit entziehen, würden sie absterben und für die Forschung unbrauchbar werden. Anschließend ging es in eine Kühlzelle mit Temperaturen von minus 18 Grad Celsius.

Abb. 2 Kühlzelle Bohnen

Durch die Lagerung bei solchen Temperaturen kann die Keimfähigkeit der Samen über Jahrzehnte hinweg erhalten werden. Nachdem die enorme Vielfalt der eingelagerten Bohnensamen bestaunt wurde, ging es aber zügig wieder nach draußen – sonst wären die Schülerinnen und Schüler am Ende noch selbst zur Tiefkühlkost geworden.

Doch zur Arbeit der Genbank gehört nicht nur das Lagern, sondern auch das regelmäßige Überprüfen der Keimfähigkeit.

Abb. 3 Keimfähigkeitsprobe

Lässt diese nach, müssen die betreffenden Pflanzen erneut angebaut werden, um frisches Saatgut zu gewinnen. Dieser Anbau erfolgt sowohl auf den institutseigenen Feldern als auch in Gewächshäusern, darunter sogar zu Gewächshäusern umfunktionierte Bauwagen. In den Wintermonaten liegt der Schwerpunkt der Arbeit weiterhin vor allem auf dem Sortieren der Samen. Auch dabei durften die Lernenden einen Blick über die Schulter der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter werfen. Nach der Ernte im Herbst werden die Samen in sorgfältiger Handarbeit sortiert, sodass nur die besten Exemplare für zukünftige Aussaaten und Züchtungen eingelagert werden. Nicht alle Pflanzen lassen sich allerdings über Samen erhalten. Kartoffeln, Knoblauch oder Minze vermehren sich vegetativ, beispielsweise über Knollen. Würde man diese Pflanzen über Samen züchten, könnte sich ihr Erbgut verändern – was nicht erwünscht ist. Um das Erbgut dennoch zu bewahren, werden sogenannte Minipflanzen gezüchtet. Kleine Teile dieser Pflanzen werden in flüssigem Stickstoff bei minus 196 Grad Celsius gelagert. Die entsprechenden Laborräume können aus hygienischen Gründen nur von außen betrachten werden, da die Bedingungen dort streng sterilen sein müssen.

Nach der Führung ging es für alle Schülerinnen und Schüler ins Grüne Labor, um die im Biologieunterricht der 10. Klasse behandelten Inhalte zur Genetik praktisch zu erleben. Ein kurzes Video diente zunächst der Wiederholung wichtiger Fachbegriffe. Anschließend wurde in einem weiteren Video die PCR-Methode erklärt, mit der gezielt bestimmte DNA-Abschnitte vervielfältigt und sichtbar gemacht werden können. Nachdem sich Zweierteams gebildet hatten und die Funktionsweise einer Laborpipette erläutert worden war, begann die praktische Arbeit.

Abb. 4 Platz zum Experimentieren

In diesem Versuch sollte das sogenannte Primerpaar Actin in einer Stoffprobe nachgewiesen werden. Dafür wurde zunächst ein Reaktionsansatz aus sterilem Wasser, PCR-Reaktionsmix und einer DNA-Probe in einem Röhrchen zusammenpipettiert. Um die Bestandteile optimal zu vermischen, kam das Röhrchen anschließend in eine Zentrifuge, in der die Probe ähnlich wie in einer Waschmaschine geschleudert wurde. Danach wurde die Mischung in eine PCR-Maschine gestellt, in der das gewünschte Gen vervielfältigt wurde. Um das Actin sichtbar zu machen, folgte schließlich eine Gelelektrophorese. Am Ende des Versuchs konnten alle das Ergebnis betrachten und feststellen, dass das Primerpaar Actin tatsächlich in der Probe vorhanden war.

Im zweiten Versuch stellten die Schülerinnen und Schüler zunächst eine Lösung aus Spülmittel, Kochsalz und destilliertem Wasser her. In diese wurden Bananenstücke gegeben und anschließend mit einem Pürierstab zerkleinert, bis eine smoothieartige Masse entstand. Aus dieser Mischung wurden etwa 20 Milliliter durch einen Filter gewonnen. Anschließend wurde noch eine ähnliche Menge Isopropanol (Laboralkohol) hinzugegeben.

Abb. 5 Hinzugeben von Isopropanol

Dabei wurde die DNA in Form von weißen Fäden sichtbar. Die einzelnen Schritte dieses Experiments dienten dazu, Zellwände, Zellmembranen und Kernmembranen zu zerstören, um an die im Zellkern befindliche DNA zu gelangen.

Abb. 6 Fädige DNA

Im letzten Experiment machten die Schülerinnen und Schüler schließlich ihre eigene DNA sichtbar. Dazu mussten alle zunächst mit einer Salzwasserlösung gurgeln, um Zellen aus der Mundschleimhaut zu lösen. Der Geschmack war zwar gewöhnungsbedürftig, doch das Ergebnis entschädigte dafür. Nach dem Gurgeln wurde die Lösung in ein Reagenzglas gegeben, mit etwas Spülmittel versetzt und anschließend für etwa fünf Minuten in ein 60 Grad warmes Wasserbad gestellt. Danach konnten alle ihre eigene DNA als weiße Fäden sehen – und diese sogar in kleinen Behältern mit nach Hause nehmen.

Abb. 7 Eigene DNA

Nach drei spannenden Experimenten, einer kurzen Pause und der ausführlichen Führung durch die Genbank neigte sich der Besuch dem Ende zu. Mit dem Bus ging es zurück zur Schule. Der Tag hat allen sehr gefallen, da die Experimente eine tolle Möglichkeit boten, theoretische Inhalte praktisch zu erleben. Besonders die Einblicke in die Arbeit der Genbank waren äußerst spannend und lehrreich.

Text: Alina Sofia Lehmann

Bilder: Paula Lahne und Alina Sofia Lehmann