之前我们公众号Ad植物微生物介绍了德国马克斯普朗克学会（Knowledge is everything，走进马克斯普朗克学会（MPG））、法国国家农业食品与环境研究所（Our future begins now！走进法国国家农业食品与环境研究所(INRAE)）、英国的塞恩斯伯里实验室（Science is the lifestyle! 走进英国塞恩斯伯里实验室 (TSL)！）。今天为大家介绍来自德国的马克斯普朗克植物育种研究所（MPIPZ）。
能否将植物育种转变为一门理性的、预测性的科学？这是激励研究所所有研究方案的问题。MPIPZ希望确定如何利用对模式植物中定义的分子机制的详细理解来预测性地操纵作物植物的选定性状。过去几年，该研究所对植物生物学基础的分子机制的知识有了巨大的增长。这一进展主要来自于对模式植物拟南芥的研究。然而，对控制植物性状的调控成分和机制对植物育种产生持续的影响还没有深入了解。研究所所有工作的目的是找到利用这些知识的方法，制定合理的方法，使作物植物的选定性状发生理想的变化。这也要求研究作物植物的生物过程，特别强调了解每个物种内部存在的变异。遗传变异是植物育种者工作的原材料。对控制性状变异的过程和基因有更多的了解，就可以利用标记辅助选择或将有用的基因直接转移到作物植物上，从而提高育种的效率。
该研究所最初成立于1928年，是凯撒-威廉学会的一部分，当时位于勃兰登堡。其创始人Erwin Baur发起了水果和浆果的育种计划，以及对金鱼草和羽扇豆驯化的基础研究。第二次世界大战后，研究所搬到了下萨克森州的伏尔达格森，并于1955年搬迁到科隆现址的新大楼。1978年，Jeff Schell被任命为所长，植物转化技术和植物分子遗传学的发展进入了现代时代。1980年，Heinz Saedler的任命使分子遗传学的重点得到了扩展。1983年，Klaus Hahlbrock的到来为植物生物化学领域带来了更多的专业知识，而1985年Francesco Salamini的到来则为作物遗传学增加了一个重点。在1978-1990年期间，研究所得到了极大的扩展，除了新建的演讲厅和马克斯-德尔布吕克实验室大楼外，还为Saedler、Hahlbrock和Salamini领导的各部门建造了新的大楼，在10年时间里，这些大楼为独立研究小组提供了场所。
该研究所希望确定是否以及如何详细了解模式植物中定义的分子机制，以合理操纵作物植物的选定性状。
植物发育生物学系（George Coupland）的主要科学目标是研究调控植物发育对环境线索的反应性的分子机制。特别强调了解控制对环境信号的过渡到开花的机制，并解释在物种之间观察到的开花反应的多样性。这些研究采用分子遗传学、生物化学和细胞生物学的方法，在模式植物拟南芥中研究关键调控蛋白在开花中的作用。特别感兴趣的是日长的季节性变化控制开花的机制，内源性昼夜节律在测量日长中的作用，染色质结构在控制开花时间基因转录中的重要性，以及调控蛋白的功能如何被磷酸化或小蛋白泛素的附着点调控。该部门的研究人员还研究这些过程在其他植物中是如何进化的，这里，该部门特别关注1）大麦驯化过程中开花途径的修饰，2）这些途径如何对干旱等非生物胁迫作出反应，3）在进化过程中由于开花调节的改变而出现不同的生活史（如多年生）的机制。比较发育和遗传学系（Miltos Tsiantis）的研究旨在通过综合使用遗传学、生物成像、基因组学和计算建模，实现对生物形式如何发展和多样化的预测性理解。为了增强他们的工作能力，该部门的科学家们将一种与模式植物拟南芥相关的小十字花科植物碎米荠开发成一个强大的遗传系统。这两个物种和其他种子植物之间的比较研究有助于他们发现植物多样性的机制基础，并帮助他们提出关于形态学如何进化的一般假设。染色体生物学系（Raphael Mercier）研究遗传的引擎--减数分裂。减数分裂是一种专门的细胞分裂，也是有性生殖生物生命周期中的一个重要阶段，在这个阶段，遗传信息被洗牌。因此减数分裂是遗传的核心，是真核生物从动物到植物进化的发动机。MPIPZ的染色体生物学系利用显微镜、遗传学和基因组学的前沿技术，从多角度探索减数分裂的机制和结果。
给予来自不同背景的有才华的年轻科学家机会，让他们证明自己是独立研究小组的领导人，这补充和扩大了各研究部门。由这些年轻科学家领导的小组在部门结构之外开展工作，并可在最多五年的时间里从事自己的研究课题。服务小组也是独立于部门的，由终身制科学家领导，他们除了履行研究任务外，还与研究所内外的小组合作开展服务工作。
"下一代"测序技术的发展为基于基因组的研究提供了新的机会，同时也涉及到自然变异和生物多样性的问题。目前，这些技术正在用于几种真菌物种和高山阿拉伯菌的基因组测序。这些技术在基因表达领域也得到了应用。2010年开始建立一个基因组中心，该中心将使用下一代测序技术。
MPIPZ未来的植物生物学研究将利用综合方法来阐明植物基本生物过程的网络。融合遗传学、生物化学、细胞生物学和生物信息学的多学科方法对于深入理解与植物育种相关的性状的分子机制至关重要。虽然遗传方法已被证明对剖析复杂的植物性状非常宝贵，但小分子可以大大补充这个工具箱。要想分离出一个有明显突变性状的植物样本，例如光合作用过程中的突变，就必须对成千上万的植物样本进行综合分析。为此，研究所将在未来几年内努力进一步实现突变体和DNA分析的自动化。研究所还需要在温室领域进行更多的现代化建设，以便在受控条件下种植植物。此外，分子研究结果的详细收集和评估将需要升级数据库和网络。生物信息学有助于应用统计程序进行DNA序列分析，绘制广泛的遗传图谱。它还有助于模拟与育种应用有关的生物过程。研究所的工作将为实现以前难以或不可能实现的育种目标作出稳定的贡献。研究还将为可持续农业提供科学基础。