Germany
July 23, 2026
Does plant breeding always have to mean genetic modification? A new research project at the Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology is pursuing a novel approach to plant breeding. As part of her ERC-funded GRAFT project, supported with €2.5 million, Prof. Dr. Claudia Köhler is developing a method to switch genes on or off in a targeted way without altering the plant’s DNA sequence itself. The innovation lies in combining tradition with cutting-edge technology: through grafting, molecular signals from the roots will be used to pre-program traits of the next plant generation in flowers. This approach could represent an important breakthrough, especially for crop plants with long generation times.
Plant genes largely determine how plants develop, how large their fruits become, and whether they are resistant or susceptible to diseases and climate change. For this reason, breeders have always selected plants with preferred traits—and thus also the genes responsible for those traits. As a result, many of our crop plants today have little in common with their wild ancestors. Whereas plant breeders in the past depended on random genetic changes in a plant generation in order to select desired traits, modern genetic engineering methods now make it possible to modify genes in a targeted manner.
The research group led by Prof. Dr. Claudia Köhler at the Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology is now investigating a fundamentally different approach. The group aims to control plant traits without changing the plants’ gene sequences.
All living organisms can switch their genes on or off as needed. This is what enables different structures and organs to develop. Although all cells in an organism contain the same genetic information, different genes are active in a leaf than in a root or a flower. How this complex gene activity is controlled is the subject of cutting-edge research.
In the GRAFT project, funded by the European Research Council with €2.5 million, the research group Epigenetic Mechanisms of Plant Reproduction is investigating how signals from a plant’s roots can be used to switch genes in the reproductive organs on or off in a targeted way—without changing the genes themselves. To do this, the scientists are making use of an ancient method of plant refinement: grafting. The ambitious goal is to combine traditional plant grafting with state-of-the-art molecular biology to enable a new form of plant breeding—one that does not alter the plants’ genes themselves, but instead regulates their activity, thereby pre-programming traits in the following generation.
Such a method is ground breaking because it could potentially make it possible to change plant traits in a targeted way within just one generation, without the plants themselves being genetically modified. The new approach could be particularly significant for the breeding of crop plants with generation times of several years, such as fruit trees or grapevines, in which grafting has been established for centuries.
Through its Advanced Grants, the European Research Council (ERC) supports ambitious research projects by leading scientists with the potential for major scientific breakthroughs. With a success rate of less than ten percent, these grants are among the most competitive and prestigious funding programmes in the European Union. This year, only 319 of a total of 3,329 submitted research proposals were funded.
Prof. Dr. Claudia Köhler is Managing Director of the Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology in Potsdam Science Park and heads the Department of Plant Reproductive Biology and Epigenetics since 2021. Her work focuses on the processes underlying plant reproduction and seed development.
ERC fördert Forschung zur gezielten Steuerung von Pflanzengenen - Forscher entwickeln Grundlagen für eine neuartige Pflanzenzüchtung, bei der Gene nicht verändert, sondern gezielt gesteuert werden
Muss Pflanzenzüchtung immer Genveränderung bedeuten? Ein neues Forschungsprojekt am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie verfolgt einen wegweisenden Ansatz für die Pflanzenzüchtung. Im Rahmen ihres mit 2,5 Mio. Euro geförderten ERC-Projekts GRAFT entwickelt Prof. Dr. Claudia Köhler eine Methode, um Gene gezielt an- oder auszuschalten, ohne die DNA-Sequenz der Pflanze selbst zu verändern. Die Innovation liegt in der Verbindung von Tradition und Spitzentechnologie: Durch Pfropfen sollen molekulare Steuersignale aus den Wurzeln genutzt werden, um Eigenschaften der nächsten Pflanzengeneration in den Blüten vorzuprogrammieren. Besonders für Kulturpflanzen mit langen Generationszeiten könnte dieser Ansatz einen wichtigen Durchbruch bedeuten.
Die Gene von Pflanzen bestimmen maßgeblich, wie sie sich entwickeln, wie groß ihre Früchte werden und ob sie resistent oder anfällig gegenüber Krankheiten und Klimaveränderungen sind. Seit jeher wählen Züchterinnen und Züchter daher Pflanzen mit bevorzugten Eigenschaften aus und damit auch die Gene, die für diese Eigenschaften verantwortlich sind. Schon heute haben viele unserer Kulturpflanzen deshalb nur noch wenig mit ihren wilden Vorfahren gemein. Während Pflanzenzüchter früher auf zufällige Genveränderungen in einer Pflanzengeneration angewiesen waren, um gewünschte Eigenschaften auswählen zu können, erlauben moderne gentechnische Methoden mittlerweile, Gene gezielt zu verändern.
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Claudia Köhler am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie untersucht nun einen grundlegend anderen Ansatz. Sie möchte Eigenschaften von Pflanzen steuern, ohne die Gensequenzen der Pflanzen zu verändern.
Alle Lebewesen können ihre Gene je nach Bedarf an- oder ausschalten. Erst dadurch entwickeln sich unterschiedliche Strukturen und Organe. Obwohl alle Zellen eines Organismus dieselbe Erbinformation enthalten, sind in einem Blatt andere Gene aktiv als beispielsweise in einer Wurzel oder einer Blüte. Wie diese komplexe Genaktivität gesteuert wird, ist Gegenstand modernster Forschung.
In ihrem vom European Research Council mit 2,5 Mio. Euro geförderten Projekt GRAFT erforscht die Arbeitsgruppe Epigenetische Mechanismen der pflanzlichen Reproduktion, wie Steuersignale aus den Wurzeln einer Pflanze genutzt werden können, um Gene in den Fortpflanzungsorganen gezielt ein- oder auszuschalten, ohne die Gene selbst zu verändern. Hierzu machen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine uralte Methode der Pflanzenveredelung zunutze: das Pfropfen, auf Englisch „grafting“. Das ambitionierte Ziel besteht darin, durch die Kombination traditioneller Pflanzenveredelung mit modernster Molekularbiologie eine neue Form der Pflanzenzüchtung zu ermöglichen, die nicht die Gene der Pflanzen selbst verändert, sondern ihre Aktivität reguliert – und damit Eigenschaften der folgenden Generation vorprogrammiert.
Ein solches Verfahren ist wegweisend, da sich mit ihm potenziell Eigenschaften von Pflanzen innerhalb nur einer Generation gezielt verändern lassen, ohne dass die Pflanzen selbst gentechnisch verändert werden. Insbesondere für die Züchtung von Kulturpflanzen mit jahrelangen Generationszeiten, etwa Obstbäumen oder Weinreben, bei denen das Pfropfen seit Jahrhunderten etabliert ist, könnte das neue Verfahren von großer Bedeutung sein.
Mit seinen Advanced Grants fördert der European Research Council (ERC) ambitionierte Forschungsprojekte führender Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dem Potenzial für bedeutende wissenschaftliche Durchbrüche. Mit einer Förderquote von unter zehn Prozent gehören sie zu den kompetitivsten und angesehensten Förderprogrammen der Europäischen Union. In diesem Jahr wurden nur 319 von insgesamt 3.329 eingereichten Forschungsvorhaben gefördert.
Prof. Dr. Claudia Köhler ist geschäftsführende Direktorin des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie im Potsdam Science Park und leitet seit 2021 die Abteilung Pflanzliche Reproduktionsbiologie und Epigenetik. Schwerpunkte ihrer Arbeit sind die Prozesse, die der Fortpflanzung von Pflanzen und der Samenentwicklung zugrunde liegen.
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