Ziele
Der Masterstudiengang „Angewandte und Molekulare Botanik“ ermöglicht ein 2jähriges forschungsorientiertes Studium. Es werden wissenschaftliche Grundlagen, Arbeitsverfahren und Anwendungsbezüge aus den Arbeitsbereichen Molekularbiologie, Entwicklungsbiologie und Biotechnologie, Phytopathologie, sowie Nutzpflanzenbiologie und Angewandte Ökologie vermittelt und selbstständig erarbeitet. Diese Kombination erlaubt ein anwendungsorientiertes Studium der Botanik, in dem die Ressource Pflanze aus unterschiedlichen wissenschaftlichen Perspektiven betrachtet wird - von molekularen bis zu ökosystemaren Wirkungszusammenhängen. Die Studierenden dieses Masterstudienganges werden in der Lage sein, zukünftige Entscheidungen über Ressourcennutzung, z.B. im Hinblick auf genetisch modifizierte Organismen, Pflanzenproduktion, Pflanzenschutz oder Landnutzung, mit umfassender und vielseitiger Kompetenz zu treffen.
Inhalt
1. SEMESTER
Modul Angewandte Molekulare Botanik:
Vorlesung, Seminar, Praktikum
Es werden grundlegende Mechanismen molekulargenetischer Prozesse in Pflanzen erarbeitet. Insbesondere sollen Erfahrungswerte mit der Problematik und Komplexität pflanzenspezifischer Genisolierung, -charakterisierung und -funktionsanalyse gewonnen werden. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse liefern die Voraussetzung zum Verständnis praktischer Umsetzungsmöglichkeiten in der modernen angewandten Molekulargenetik und Biotechnologie.
Modul Entwicklungsbiologie:
Vorlesung, Praktikum
Welche molekularen Mechanismen sind notwendig, damit aus einer einzelnen Zelle ein komplexer Organismus entstehen kann? Das Modul vertieft Kenntnisse über die zytologischen und molekularen Grundlagen von Entwicklungs- und Differenzierungsprozessen von Pflanzen und macht vertraut mit Methoden der modernen Entwicklungsbiologie. Am Beispiel sowohl pflanzlicher als auch tierischer Modellsysteme werden Grundkonzepte sowie deren Abwandlungen im Verlauf des Entwicklungszyklusses von Organismen aufgezeigt. Die Prinzipien der molekularen Regulation von z.B. Zellspezifikation, Organentstehung und Signaltransduktionswegen sowie ihre Bedeutung für angewandte Aspekte der molekularen Botanik werden vermittelt.
Modul Angewandte und Molekulare Phytopathologie:
Vorlesung, Seminar, Praktikum
Schwerpunkte: Diagnostik und Nachweis von Krankheitserregern bei Nutzpflanzen, insbesondere Virus- und Pilzkrankheiten, Molekulare und physiologische Interaktionen von Pathogenen mit ihren Wirtspflanzen.
Von der Genmanipulation zur Histologie der Infektion. Pflanzenkrankheiten mit Schwerpunkt Getreide werden aus Sicht des Pathogens zu erfassen versucht. Moderne Diagnoseverfahren erlauben das Pathogen zu identifizieren. Analysen einzelner Gene, oder auch des gesamten Transkriptoms, werden verbunden mit Proteinanalytik und der Charakterisierung der Physiologie des Pathogens. Dieses Verständnis des Pathogens zusammen mit der Aufklärung des Infektionsweges in der Pflanze soll erklären was ein Pathogen zum Pathogen macht und wie eine infizierte Pflanze sich erfolgreich verteidigen könnte.
2. SEMESTER
Modul Nutzpflanzenbiologie und Angewandte Ökologie:
Vorlesung, Seminar, Praktikum
Überblick über die Vielfalt der Nutzpflanzen, biologische Hintergründe von Nutzungsmöglichkeiten, Analyse qualitätsbestimmender Faktoren, Erarbeitung von Nutzungs- und Produktionskonzepten.
Analyse der Funktionalität anthropogen geprägter Ökosysteme: Stressfaktoren und Mechanismen der Stressbewältigung einzelner Pflanzenarten, Sekundäre Inhaltsstoffe in der Pflanze-Umwelt-Wechselwirkung. Reaktionen von Populationen auf Standortfaktoren und anthropogene Einflüsse, Effekte von Umweltveränderungen auf Struktur und Diversität von Phytozönosen.
Exkursion Phytopathologie
Einwöchige Exkursion zu Betrieben und Forschungseinrichtungen in Deutschland, die als spätere Arbeitgeber in Frage kommen. Praktische Informationen über Feldversuche, Symptomerkennung und Resistenzforschung.
Exkursion Nutzpflanzenbiologie
Einwöchige Exkursion zu Primärproduzenten von Nutzpflanzen und Betrieben der Nutzpflanzenverarbeitung. Auch hier sind Aspekte der Berufsfelderkundung erfasst.
Technikfolgeabschätzung:
Die Ziele liegen darin, Chancen und Risiken von Innovationen in angewandter und molekularer Botanik in Ergänzung, aber auch in Konkurrenz zu Innovationen in anderen Techniken, individuellen Verhaltensweisen und gesellschaftlichen Spielregeln zu analysieren, zu bewerten und Gestaltungsvorschläge zu entwickeln.
Wahlpflichtmodule (eines der drei genannten ist zu wählen):
Angewandte Phytopathologie:
Computergestützte Diagnostik in der Phytopathologie
Kern-Mitochondrien Interaktion:
Molekulare Grundlagen der Zellkompartimentierung und Wechselwirkungen genetischer Systeme innerhalb der Eukaryotenzelle (Genome des Zellkerns und der Mitochondrien).
Ökosystem-Analyse:
Vertiefende Analyse der Funktionalität anthropogen geprägter Ökosysteme am Beispiel von Feuchtgebieten: Wasserüberschuss im Wurzelraum als Stressfaktor und Mechanismen der Stressbewältigung, Ausbreitungs- und Keimungsökologie von Arten feuchter Habitate, Effekte standortörtlicher Gradienten und biotischer Interaktionen auf Struktur und Diversität von Phytozönosen.
3. SEMESTER:
Modul Biotechnologie:
Vorlesung (findet im 2. Semester statt), Seminar, Praktikum
Pflanzenentwicklungsprozesse: Von der Einzelzelle zur Getreidepflanze. Neue Wege zur Verbesserung tierischer und menschlicher Nahrung durch transgenes Getreide.
Wahlpflichtmodule (eines der drei genannten ist zu wählen):
Molekulare Phytopathologie.:
Pathogenerkennung durch die Pflanze und Unterdrückung der Wirtsreaktionen durch das Pathogen: Strategien in der Wirt-Pathogen Interaktion
Genexpression in Pflanzen:
Lokalisation von pflanzlichen Genprodukten innerhalb der Zelle mit Hilfe von Fusionsproteinen. Klonierung von c-DNA Fragmenten und Herstellung von Fusionsklonen mit Fluoreszenz-Reportergenen. Diese werden durch biolistische Transformation in Pflanzenzellen überführt und dort zur Expression gebracht. Die Lokalisation des Fusionsproteins in der Zelle bzw. die Interaktion zwischen unterschiedlichen Fusionsproteinen wird aufgrund der Fluoreszenzmarkierung analysiert.
Biochemische und Molekulare Analytik in der Nutzpflanzenbiologie:
Ausgewählte biochemische bzw. molekulare Marker werden bei verschiedenen Nutzpflanzen experimentell gemessen. Unterschiede bei bestimmten Inhaltstoffen, Enzymaktivitäten bzw. Genexpressionsmustern werden in Bezug gesetzt zu ökophysiologisch relevanten Aspekten der jeweiligen Kulturpflanzen.
Projektstudie:
Die Projektstudie besteht aus einer 6wöchigen Mitarbeit in einer Arbeitsgruppe. Es wird möglichst selbständig ein definiertes Thema bearbeitet.
4. SEMESTER
Masterarbeit
Die Masterarbeit besteht in der Regel aus (i) einer (kurzen) theoretischen Einarbeitung ins Thema, inklusive Entwicklung eines Forschungskonzeptes mit dem Betreuer / der Betreuerin der Arbeit, (ii) einer 3- bis 4monatigen experimentellen Bearbeitung des Themas in einer der am Studiengang beteiligten Arbeitsgruppen, sowie (iii) der schriftlichen Dokumentation, Auswertung und Interpretation der Ergebnisse nach den Regeln der guten wissenschaftlichen Praxis in einer Master Thesis, und (iv) der mündlichen Präsentation der Arbeit (Verteidigung der Thesis in einem Kolloquium mit den Prüfern / Prüferinnen der Arbeit oder in einem Fortgeschrittenenseminar).
