Artikel zur Kategorie Forschungsergebnis


26. Nov 2020

Größtes Inventar aller bekannten Pflanzenarten der Erde erstellt

Nicht nur durch moderne Genomsequenzierung – auch in der Natur sucht Martin Freiberg immer wieder nach neuen Pflanzenarten. Foto: Wolfgang Teschner

Die weltweit umfassendste Liste aller bekannten Pflanzenarten haben Forschende der Universität Leipzig (UL) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) aufgestellt. Sie enthält 1.315.562 Namen von Gefäßpflanzen und erweitert so die Anzahl anerkannter Pflanzenarten und Unterarten um 70.000, was ca. 20 % entspricht. Darüber hinaus konnten die Forscher 181.000 ungeklärte Artnamen aufklären. Der Datensatz wurde nun in Scientific Data (https://www.nature.com/articles/s41597-020-00702-z) veröffentlicht. Er ist das Ergebnis einer über zehn Jahre langen intensiven Recherchearbeit und könnte dazu beitragen, Leipzig zu einem der weltweit wichtigsten Zentren der Pflanzenforschung zu machen.

Quelle: iDiv

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26. Nov 2020

Was Laubblätter im Herbst altern lässt

Im Herbst verfärbt sich das Laub. Das könnte in einem wärmeren Klima künftig früher der Fall sein – und nicht später, wie gemeinhin erwartet. Foto: Peter Rüegg, ETH Zürich

Forschende der ETH Zürich weisen bei europäischen Laubbäumen einen selbstregulierenden Mechanismus nach, der ihre Wachstumsphase begrenzt: Bäume, die im Frühling und Sommer mehr Photosynthese betreiben, werfen ihre Blätter im Herbst früher ab. Damit dürfte sich der herbstliche Blattfall in Zukunft wider Erwarten verfrühen – und nicht weiter verspäten. Bislang war angenommen worden, Bäume würden im Klimawandel eine längere Vegetationsperiode haben und somit mehr CO2 binden. Das hat das Team um Seniorautor Constatin Zohner von der Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich) nun im Fachmagazin Science (DOI: https://dx.doi.org/10.1126/science.abd8911) widerlegt. Zohner ist Preisträger unseres Eduard-Strasburger-Preises von 2019.

Quelle: ETH Zürich

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25. Nov 2020

Weizen-Vielfalt entstand durch Einkreuzung von Wildgräsern

Durch seine grosse Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Klimabedingungen und Umweltfaktoren gedeiht Weizen weltweit in zahlreichen Regionen. Foto: Rebecca Leber, UZH

Brotweizen ist enorm anpassungsfähig an unterschiedliche regionale Bedingungen. Entstanden ist seine grosse genetische Vielfalt insbesondere durch die Einkreuzung zahlreicher Chromosomen-Fragmente aus Wildgräsern. Das zeigen die Genomsequenzen von zehn Weizensorten aus vier Kontinenten, die ein internationales Konsortium mit Beteiligung von Forschenden der Universität Zürich nun entschlüsselt und im Fachmagazin Nature (10.1038/s41586-020-2961-x) veröffentlicht hat hat. "Wir konnten zahlreiche Unterschiede in der Genom-Struktur der untersuchten Weizensorten finden. Sie unterscheiden sich insbesondere durch grosse Chromosomen-Fragmente, die irgendwann in der Vergangenheit aus Wildgräsern eingekreuzt wurden", sagt Thomas Wicker von der Universität Zürich (UZH), einer der Letztautoren der Studie.

Quelle: UZH

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25. Nov 2020

Erster Weizen-Genom-Atlas soll die Produktion weltweit verbessern

Knapp 100 Forscherinnen und Forscher haben in internationaler Zusammenarbeit im 10+ Genome Project (http://www.10wheatgenomes.com) das Genom von 16 Weizensorten sequenziert, die globale Züchtungsprogramme repräsentieren. Im Fachmagazin Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-020-2961-x) beschreiben sie den bisher umfassendsten Weizen-Genom-Atlas. Dies ermöglicht die Identifizierung genetischer Unterschiede, die für die Züchtung relevant sein können. „Wir haben nun das Wissen, um die Züchtung noch genauer zu steuern und den Weizen weiter zu verbessern – zum Vorteil der Landwirtschaft und in Hinblick auf den künftigen Bedarf“, sagt Curtis Pozniak, der die internationale Studie von der kanadischen Universität von Saskatchewan aus leitete. „Diese Studie ist ein Paradebeispiel dafür, wie wir globalen Herausforderungen mit globaler Forschung begegnen können“, betont Manuel Spannagl vom Helmholtz Zentrum München. Nun kenne man etwa die Gene für Resistenzen gegen Schädlinge, Pilze oder steigende Temperaturen sowie Dürren. Damit kann die Effizienz in der Züchtung erhöht und beschleunigt werden, um beispielsweise Weizensorten zu züchten, die gegen Hitze, Dürre und Schädlinge resistent sind und gleichzeitig hohe Erträge einbringen.

Quelle: Helmholtz Zentrum München

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25. Nov 2020

Gersten-Pangenom - auf dem Weg zur „gläsernen Pflanze“

Vielfalt von Gerste und Weizen. Foto: Andreas Bähring, IPK

Ein internationales Forschungsteam unter Führung des Leibniz-Institutes für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hat auf dem Weg zur „gläsernen Pflanze“ Gerste einen Meilenstein erreicht. Die Forschenden schlossen mit der vollständigen Sequenzierung von 20 unterschiedlichen Genotypen den ersten Schritt zur Entschlüsselung der Erbinformation der gesamten Spezies „Gerste“ - des Gerste Pan-Genoms - ab. Züchter werden von diesen neuen Erkenntnissen profitieren, die nun im Magazin Nature ( https://doi.org/10.1038/s41586-020-2947-8 ) veröffentlicht worden sind. Dabei fielen den Forschenden Inversionen auf. „Die Beschreibung solcher Inversionen in Gerste ist neu“, sagt Prof. Dr. Nils Stein. „Sie können eine entscheidende Rolle im züchterischen Prozess spielen, weil sie Rekombination verhindern, also die züchterische Neukombination gewünschter Merkmale unmöglich machen.“ Doch nicht nur das: „Diese natürlich auftretenden oder künstlich ausgelösten Inversionen sind Zeugnis für eine erhebliche Dynamik in der Genomorganisation dieser wichtigen Kulturart.... und haben so einen neuen Schatz an Informationen für die Züchtung erschlossen.“

Quelle: IPK (pdf)

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23. Nov 2020

Nachweis ersten tierischen Lebens durch geologisch veränderte Algen-Moleküle verfälscht

Expedition mit L. van Maldegem im Grand Canyon. Gesteine aus dieser Region haben erste Hinweise darauf geliefert, dass die fossilen Steroide aus Umwandlungsreaktionen stammen. Foto: Lennart van Maldegem

Forschende haben eine langjährige Kontroverse über den Ursprung des komplexen Lebens auf der Erde gelöst. Wie die Forschenden des Jenaer Max-Planck-Instituts für Biogeochemie heraus fanden, sind fossile, aus 635 Millionen Jahre alten Gesteinen isolierte Lipidmoleküle, doch nicht die frühesten Hinweise auf Tiere. Wie sie gemeinsam mit Kolleg*innen zeigen, etnstehen diese fossilen Moleküle durch geologische Prozesse aus Vorläufer-Molekülen gewöhnlicher Algen. Ihre Regebnisse publizierten sie in zwei komplementären Artikeln im Fachjournal Nature Ecology and Evolution (www.nature.com/articles/s41559-020-01334-7 und www.nature.com/articles/s41559-020-01336-5).

Quelle: MPI für Biogeochemie

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18. Nov 2020

Epigenetik in Bäumen hilft bei Altersdatierung

Buchen im Steigerwald. Foto: Michele Serra, TUM

Ähnlich wie genetische Mutationen entstehen epigenetische Veränderungen, welche nicht auf der primären DNA-Sequenz geschehen, bei Pflanzen manchmal zufällig und können über Generationen hinweg übertragen werden. Ein Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) zeigt nun erstmals am Beispiel von Bäumen, dass solche „Epimutationen“ über die Lebenszeit einer Pflanze hinweg kontinuierlich zunehmen und als molekulare Uhr genutzt werden können, um das Alter eines Baumes zu bestimmen. Ihre Arbeiten stellen sie in zwei Artikeln im Fachmagazin Genome Biology (DOI: https://doi.org/10.1186/s13059-020-02162-5 und https://doi.org/10.1186/s13059-020-02161-6) vor.

Quelle: TUM

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17. Nov 2020

Neue Erbsen-Viren stellen Diagnostiker und Anbauer vor Herausforderungen

Angestoßen durch ein deutschlandweites Auftreten neuer Pflanzenviren an Leguminosen im Jahr 2016 begann das Team um den Pflanzenvirologen Dr. Heiko Ziebell, das so genannte Virom der Erbse, also die Gesamtheit aller an Erbsen vorkommenden Viren, genauer zu untersuchen. Die Forschenden des Julius Kühn-Instituts (JKI) kooperierten dazu mit Forschenden aus Neuseeland von der Universität Auckland. Insgesamt wurden in den deutschen Proben 35 Viren und 9 virusassoziierte Nukleinsäuren gefunden. Neben bereits bekannten Viren wie den ubiquitär verbreiteten Erbsen-Enation-Mosaik-Viren 1 und 2, identifizierten die Forschenden auch 25 Viren, die bislang noch nicht in Deutschland auftraten, darunter sogar komplett neue Virusspezies, die noch nicht beschrieben sind. Die Ergebnisse der Untersuchung sind jetzt im Journal Frontiers of Microbiology (DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.583242) erschienen.

Quelle: JKI

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16. Nov 2020

Ökonomischer Nutzen der Bestäubung durch Insekten höher als angenommen

In der Simulationsstudie berechneten die Forschenden den volkswirtschaftlichen Nutzen der Bestäuber-Arbeit. Foto: Manuel Narjes, Uni Hohenheim

Eine Billion US-Dollar oder circa ein Prozent des weltweiten Bruttosozialprodukts ist die Arbeit von Tieren, allen voran von Insekten, bei der Bestäubung von Blüten wert. Dieser enorme Wert ist das Ergebnis einer neuen Simulationsstudie von Forschenden der Universität Hohenheim in Stuttgart. Allein in Deutschland würde die Gesellschaft bei einem Wegfall aller bestäubenden Insekten im Durchschnitt rund 3,8 Milliarden Euro verlieren. Nachzulesen sind die Details der Studie jetzt im Fachjournal Ecological Economics (DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2020.106860).

Quelle: Uni Hohenheim

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11. Nov 2020

Klimaverbesserte Mais-Hybridsorten

Mais Landrasse. Foto: Tom Freudenberg, pict-images, TUM

Mit einer Kombination aus neuen molekularen und statistischen Methoden konnte ein Forschungsteam um Chris-Carolin Schön, Professorin für Pflanzenzüchtung an der Technischen Universität München (TUM) zeigen, dass das Material aus Genbanken für die Verbesserung von Merkmalen in der Maispflanze genutzt werden kann. Damit wird das genetische Potenzial von alten Sorten, so genannten Landrassen, nutzbar. Das Team hatte einige Landrassen auf das Merkmal Kältetoleranz hin untersucht. Dazu haben sie eine genombasierte Methode entwickelt, um neue vorteilhafte Gene in Landrassen zu identifizieren und genetische Ressourcen gezielt zu nutzen. Das berichteten sie Anfang Oktober im Fachmagazin Nature Communications unter dem Titel Discovery of beneficial haplotypes for complex traits in maize landraces (https://www.nature.com/articles/s41467-020-18683-3). „Damit eröffnet sich der Weg, neue klimaverbesserte Hybridsorten zu entwickeln,“ fasst Manfred Mayer, Erstautor der Studie zusammen. So können alte Sorten können helfen, klimaangepasste neue Sorten zu züchten.

Quelle: TUM

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06. Nov 2020

Mehr Pflanzenvielfalt, weniger Pestizide

Artenreiche Pflanzengemeinschaften haben zahlreiche Vorteile und können dazu beitragen, Schädlinge einzudämmen. Foto: Anne Ebeling

Eine höhere Pflanzenvielfalt in Wiesen verbessert die natürliche Abwehr gegen Schädlinge. Sie unterstützt natürliche Fressfeinde und bietet gleichzeitig weniger nahrhaftes Futter für pflanzenfressende Insekten. Das fand ein Forschungsteam unter Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) anhand zweier Langzeitexperimente in Deutschland und den USA heraus. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in Science Advances (https://advances.sciencemag.org/content/6/45/eabb6603) veröffentlicht und zeigen, dass eine höhere pflanzliche Artenvielfalt zu einer verbesserten natürlichen Abwehr gegen Schädlinge und somit auch zu einem geringeren Pestizideinsatz in der Landwirtschaft beitragen könnte.

Quelle: iDiv

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05. Nov 2020

Trehalose 6-Phosphat fördert die Samenfüllung durch Aktivierung der Auxin-Biosynthese

Trehalose-6-phosphat (T6P) fördert die Akkumulation von Reservestärke und die Embryodifferenzierung in Erbsen durch Aktivierung der Auxin-Biosynthese. Grafik: Meitzel, IPK

Die Differenzierung des jungen Pflanzen-Embryos von einer meristemähnlichen Struktur in ein hochspezialisiertes Speicherorgan wird vermutlich durch lokale Verbindungen zwischen Zuckern und hormonellen Antwortsystemen gesteuert. Durch Modulation des Trehalose-6-phosphat (T6P)-Gehalts in wachsenden Embryonen der Gartenerbse (Pisum sativum) untersuchte ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) die Rolle dieses Signalzuckers während des Prozesses der Samenfüllung und beschrieb sie im Fachmagazin New Phytologist (DOI: https://doi.org/10.1111/nph.16956).

Quelle: IPK

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05. Nov 2020

Genetik des Wirts bestimmt Zusammensetzung von Viren-Gemeinschaften

Als Untersuchungsobjekt wählte das Forschungsteam den Spitzwegerich, der durch Teilung der Wurzeln geklont werden kann, was zu genetisch identischen Nachkommen führt. Foto: Mikko Immonen

Pflanzen können von mehreren Viren gleichzeitig befallen werden. Die Zusammensetzung der Erreger ist jedoch unterschiedlich, auch wenn die Individuen zur selben Art und Population gehören. Ökologinnen der Universität Zürich haben nun gezeigt, dass diese Unterschiede in erster Linie auf genetische Variation zwischen den Wirten zurückzuführen sind. Der Verlust der genetischen Vielfalt könnte Arten somit anfälliger für Infektionen und Artensterben machen, wie das Forschungsteam um Prof. Dr. Anna-Liisa Laine der Universität Zürich (UZH) im Fachjournal Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-19273-z).

Quelle: UZH

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04. Nov 2020

Pflanzen schützen sich vor selbstverursachten Luftschadstoffen

Die Innsbrucker Wissenschaftler haben den Gasaustausch von jungen Pappeln im Labor unter kontrollierten Bedingungen studiert. Foto: Uni Innsbruck

Bäume und anderen Pflanzen geben Isopren an die Atmosphäre ab. Durch Oxidationsprozesse entstehen daraus für Pflanzen schädliche Verbindungen. Forschende vom Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik der Universität Innsbruck haben nun einen Mechanismus aufgedeckt, mit dem sich die Pflanzen vor diesen Verbindungen schützen, und entdeckten damit eine wichtige biogene Quelle von oxidierten flüchtigen organischen Verbindungen in der Atmosphäre. Darüber berichten Sie im Fachjournal Communications Earth & Environment (DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-020-00041-2).

Quelle: Uni Innsbruck

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03. Nov 2020

Internationales Forschungsteam fordert europaweite Phosphat-Richtlinie

Sumpf-Herzblatt (Parnassia palustris), auch Studentenröschen genannt, ist eine der bedrohten Arten, die in dieser Studie erforscht wurde. Foto: Dr Jerry van Dijk

Durch eine europaweite Nitrat-Richtlinie will die EU Stickstoffemissionen in der Umwelt reduzieren. Es wird angenommen, dass dies gleichzeitig viele gefährdete Pflanzenarten schützen könnte, von denen viele unter hohen Nährstoffkonzentrationen in der Umwelt leiden. Aber gerade die Nitrat-Richtlinie der EU könnte dazu führen, dass viele der seltenen und bedrohten Pflanzenarten besonders leiden. Das hat ein internationales Forschungsteam der Universitäten Göttingen, Utrecht und Zürich herausgefunden. Ihre Studie wurde in der internationalen Zeitschrift Nature Ecology and Evolution (DOI: https://doi.org/10.1038/s41559-020-01323-w) veröffentlicht.

Quelle: Uni Göttingen

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03. Nov 2020

Hanfpflanzen als Alternative zur „durstigen“ Baumwolle

Hanfpflanzen im Feldversuch bei Trockenheit. Foto: Flemming, Copyright: ATB

Wie Ergebnisse aus dem Trockenjahr 2018 zeigen, nutzen Hanfpflanzen (Cannabis sativa L.) das Wasser etwa sechsmal effizienter für die Biomassebildung als Baumwolle (durchschnittliche Wasserproduktivität von Industriehanf 2,4 kg Trockenmasse pro Kubikmeter genutztem Wasser vs. Baumwolle 0,4 kg pro Kubikmeter). Die Studie der Wissenschaftler*innen des Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) wurde kürzlich im Fachblatt Water (DOI: https://doi.org/10.3390/w12112982) veröffentlicht.

Quelle: ATB

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02. Nov 2020

Trockensommer 2018: Ein Zehntel der mitteleuropäischen Wälder litt unter verfrühtem Laubfall

Bereits im Juli 2018 vertrockneten sich an vielen Buchen in der Nordschweiz die Blätter. Foto: Ulrich Wasem, WSL

In zehn Prozent der Wälder in Zentraleuropa verloren Bäume im Trockensommer 2018 manche oder alle ihre Blätter zu früh. Dies zeigen Berechnungen und Satellitenbildanalysen der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL). Am stärksten betroffen waren Mittel- und Ostdeutschland, sowie Tschechien. Da es in den Bergen weniger heiss und trocken war, erlitten Schweizer Wälder weniger Schäden, berichten die Forschenden am 23. Oktober im Fachjournal Global Change Biology. Dazu hatte es hatte ein Rechenmodell (Algorithmus) programmiert, das anhand von Luftbildern und Satellitenmessungen die Verbreitung von frühzeitigem Laubfall in ganz Zentraleuropa – von Norddeutschland bis Norditalien – berechnete.

Quelle: WSL

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30. Okt 2020

Molekularer Kompass für die Ausrichtung von Zellen

Beispiel für ein defekte Regeneration verletzter Gefäße. Aufnahmen: Jakub Hajný, IST Austria

Wie Pflanzenzellen das Signal des Hormons Auxin in ihr "Venensystem" übersetzen, schildern Forschende aus der Gruppe von Prof. Jiri Friml vom Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) im Fachmagazin Science (DOI: https://doi.org/10.1126/science.aba3178%20). "Auxin entscheidet welche Zellen sich zu vaskulärem Gewebe entwickeln, wodurch es die komplizierten Venenmuster steuern kann.", erklärt Jakub Hajný, der die Studie leitete. Nehmen die Zellen das Auxin-Signal nicht wahr, bilden sich unorganisierte Adern mit Unterbrechungen, die die Nährstoffverteilung einschränken. Im Falle einer mechanischen Beschädigung vermindert dies auch die Regeneration der Pflanze. Die Erkenntnisse könnten helfen, mechanisch widerstandsfähigere Pflanzen zu entwickeln.

Quelle: IST Austria

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29. Okt 2020

Stoffwechselmodell zeigt wassersparende Formen der CAM-Photosynthese

Die Forschenden entwickelten ein kombiniertes Blattstoffwechsel-/Gasaustausch-Modell zur Vorhersage von Wassereinsparung und Produktivität in gemäßigten Klimazonen. Grafik: IPK Gatersleben

Ob ein vollständiger Zyklus des Crassulaceen-Säurestoffwechsels (CAM) auch die beste Lösung für C3-Pflanzen ist, die in gemäßigten Klimazonen angebaut werden, haben Forschende nun in Modellierungen untersucht. Dabei ging es um einen möglichst guten Ausgleich im Spannungsfeld zwischen Wasserverlust auf der einen Seite und Produktivität auf der anderen Seite. Zusammenfassend zeigt die Studie das Potenzial zur Wassereinsparung durch die Einführung eines alternativen CAM Stoffwechselzykluses in C3-Pflanzen unter einer Vielzahl von Umweltbedingungen und schlägt umweltspezifische Ziele für die Entwicklung dürreresisterer Pflanzen vor. Dr. Nadine Töpfer vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) sagt: „Die Modellierung ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Erforschung komplexer Systeme und liefert Erkenntnisse, die als Richtschnur für die Arbeit im Labor und im Feld dienen können. Ich glaube, dass unsere Ergebnisse den Forschern, die das wassersparende Merkmal von CAM-Pflanzen auf andere Arten übertragen wollen, Anregungen und Ideen liefern werden.“ Ihre Ergebnisse haben sie im Magazin The Plant Cell (DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.20.00132) veröffentlicht.

Quelle: IPK (pdf)

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28. Okt 2020

Klimawandel verursacht Artensterben in Mooren

Das Hirschbäder Moor ist ein Moorkomplex aus lebendem Hochmoor mit rotem Torfmoos, stagnierendem Hochmoor und eingestreuten offenen Wasserflächen, den sogenannten Schlenken. Foto: Thomas Sperle

Schon heute hinterlässt der Klimawandel in den Mooren im Schwarzwald seine Spuren. Durch steigende Temperaturen und längere Trockenperioden sind dort in den vergangenen 40 Jahren bereits zwei typische Pflanzenarten ausgestorben. Gleichzeitig ging der Bestand vieler weiterer Arten um ein Drittel zurück. Zehn weitere typische Moorarten könnten in den nächsten Jahren aussterben, schreiben Forscher der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig im Fachmagazin Diversity and Distributions (DOI: https://doi.org/10.1111/ddi.13184). In ihrer Studie gehen die Biologen davon aus, dass bei gleichbleibenden Verhältnissen bis 2045 zehn weitere Moor-Spezialisten verschwinden werden. Das sei ein alarmierendes Zeichen, da es keine Möglichkeiten gebe, dem Artensterben in Hoch- und Quellmooren gezielt entgegenzusteuern, sagt der Geobotaniker Prof. Dr. Helge Bruelheide von der MLU. "Fehlender Regen lässt sich nicht ohne Weiteres ersetzen."

Quelle: MLU

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26. Okt 2020

Intensive Landnutzung stört Wechselwirkungen in Ökosystemen

Eine hohe Intensität in der Land- und Forstwirtschaft untergräbt die biologische Vielfalt und den Nutzen, den Menschen aus Ökosystemen ziehen können. Eine internationale Studie unter Leitung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Universität Bern zeigt erstmals, wie die Intensität der Landnutzung die Wechselwirkungen zwischen drei Ökosystem-Eigenschaften beeinflusst: Biodiversität, Funktionen von Ökosystemen sowie deren Leistungen für die Menschen. Die Studie wurde in PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2016210117) veröffentlicht.

Quelle: Uni Bern

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26. Okt 2020

Wie der Karrikin-Signalweg das Wurzelwachstum steuert

Caroline Gutjahr untersucht die Pflanzen in der Klimakammer. Foto: U. Benz, TUM

Die dynamische Änderung des Wurzelwachstums von Pflanzen ist wichtig für ihre Anpassung an Nährstoffe oder Feuchtigkeit im Boden. Daher ist je nach Situation eine kurze oder eine lange Wurzel vorteilhaft. Wie Forschende an der Modellpflanze für Hülsenfrüchtler Lotus japonicus herausfanden, bremst das Protein SMAX1 die Produktion von Ethylen. Die Bremse SMAX1 kann gelöst werden, wenn der sogenannte Karrikin-Signalweg, aktiviert wird, wodurch ein weiteres Hormon ins Spiel kommt. Dadurch wird die Herstellung von Ethylen angeschaltet, was dazu führt, dass die Wurzeln kurz bleiben und die Wurzelhaare in die Länge wachsen. Damit ist es dem Team um Caroline Gutjahr, Professorin für Pflanzengenetik an der Technischen Universität München (TUM) erstmals gelungen, die molekularen Vorgänge nachzuvollziehen, die durch den Karrikin-Signalweg angeschaltet werden. In ihrer Veröffentlichung vom 1. September in der Fachzeitschrift PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2006111117) zeigen sie außerdem, durch welche molekularen Mechanismen dieser Signalweg Entwicklungsprozesse in Pflanzen reguliert.

Quelle: TUM

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26. Okt 2020

Veränderte Blühphasen von Pflanzen durch geringere Insektendichte

Ecotron-Einheiten im Forschungszentrum des iDiv. Foto: iDiv

Die Blumen auf der Wiese blühen in voller Pracht – aber weit und breit ist keine einzige Biene zu sehen. Was heute noch unwahrscheinlich klingt, könnte in Zukunft durchaus häufig vorkommen. Denn Insekten haben einen entscheidenden Einfluss auf die Biodiversität und Blühphasen von Pflanzen. Fehlen Insekten im Umfeld der Pflanzen, verändert sich deren Blühverhalten. Dies kann dazu führen, dass die Lebenszyklen der Insekten und die Blütezeit der Pflanzen nicht mehr übereinstimmen. Gehen die Insekten aber zur falschen Zeit auf Nektarsuche, werden manche Pflanzen nicht mehr bestäubt, haben Forschende der Uni Jena und des iDiv herausgefunden uind schildern ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Frontiers in Plant Science, (DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2020.542125).

Quelle: Uni Jena

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23. Okt 2020

Sicherheitsnetz für die Biodiversität gefordert

Um dem alarmierenden Rückgang der biologischen Vielfalt entgegenzuwirken, braucht es ein „Sicherheitsnetz" aus miteinander verbundenen ehrgeizigen Zielen. Denn kein einzelnes Ziel kann dem breiten Spektrum der Anforderungen gerecht werden, so das Fazit eines großen internationalen Teams mit dem Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB). Die in der Fachzeitschrift Science (DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe1530) erschienene Studie skizziert die wissenschaftliche Grundlage für die Neugestaltung der Ziele der UN-Konvention über die Biologische Vielfalt (CBD).

Quelle: IGB

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22. Okt 2020

Das Rätsel tropischer Baumartenvielfalt

Tropischer Wald. Foto: Lisa Hülsmann, UR

In einem Übersichtsartikel in der Fachzeitschrift Trends in Ecology and Evolution (DOI: https://doi.org/10.1016/j.tree.2020.10.003) empfehlen Forscher*innen der Universität Regensburg (UR) und der Nationalen Universität Singapur eine vorsichtigere Einschätzung der sog. Janzen-Connell-Hypothese. Ihre Zusammenfassung des aktuellen Wissensstandes enthüllt zwei wichtige ungelöste Fragen. Erstens sei nicht klar, ob die Wechselwirkungen zwischen benachbarten Bäumen stark genug sind, um einen wesentlichen Einfluss auf die Vielfalt der Bäume zu haben. Zweitens könne noch nicht gesagt werden, ob der regulatorische Effekt in den Tropen tatsächlich stärker oder häufiger ist.

Quelle: UR

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22. Okt 2020

Ist das größte Biom auf unserem Planeten in Gefahr?

Fossiles Plankton in Meeresablagerungen haben Forschende nun neu untersucht und belegen, dass marines Plankton bei Temperaturänderungen im Neogen nicht etwa abwanderte sondern ausstarb. Plankton ist für die Hälfte der Sauerstoffproduktion auf unserem Planeten verantwortlich. Planktonökologen haben bisher vorausgesagt, dass bei der globalen Erwärmung das Plankton in höhere Breitengrade mit kühlerem Meerwasser wandert und es keine Änderungen in der Zusammensetzung der Ökosysteme gibt. Nun haben die Forschenden herausgefunden, dass in der Vergangenheit - bei ähnlich großen Temperaturschwankungen - die Arten nicht wanderten, sondern ausstarben. Das schildert ein Team von Forschenden des Museums für Naturkunde Berlin (MfN) in Zusammenarbeit mit der Universität von Reno, Nevada, USA in einer in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-18879-7).

Quelle: MfN

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21. Okt 2020

Vanille-Anbau unter Bäumen fördert Schädlingsregulation

Dominik Schwab und Feldassistent Gatien Rasolofonirina bei der Feldforschung. Foto: Annemarie Wurz, Uni Göttingen

Der Anbau von Vanille in Madagaskar bringt den Kleinbäuerinnen und Kleinbauern ein gutes Einkommen, aber ohne Bäume und Büsche können die Plantagen sehr artenarm sein. Agrarökologinnen und Agrarökologen der Universität Göttingen haben in Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der Universität in Antananarivo (Madagaskar) das Zusammenspiel von Beutetieren und ihren Räubern in den Anbauflächen untersucht. Dafür brachten sie experimentell Beuteattrappen aus, um die Aktivität der natürlichen Gegenspieler ermitteln zu können. Das Ergebnis: Mit zunehmendem Baumanteil wurde mehr Beute attackiert. Diese Schädlingskontrolle ist vorteilhaft für den landwirtschaftlichen Anbau, wie die Forschenden im Fachmagazin Journal of Applied Ecology (DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2664.13766) berichten.

Quelle: Georg-August-Universität Göttingen

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20. Okt 2020

Wie Tomaten den Teufelszwirn als Schädling erkennen

Den molekularen Dialog zwischen Tomatenpflanzen und dem Schädling Teufelszwirn (Cuscuta spp.), schildern Forschende um Prof. Dr. Markus Albert von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) in Zusammenarbeit mit Kolleg*innen der Uni Tübingen, der Uni Tromsø, der UC Davis und des Sainsbury Laboratory in Norwich heute im Fachmagazin Nature (https://www.nature.com/articles/s41467-020-19147-4). Demnach besitzt der Parasit ein sogenanntes Glycin-reiches Protein (GRP), das von dem Rezeptor CuRe1 der Tomate als „fremd“ erkannt wird, was schließlich die Immunreaktion auslöst. Die neuen Erkenntnisse über den molekularen Dialog zwischen Cuscuta-Marker und Tomaten-Rezeptor könnten dazu beitragen, die Resistenz von Kulturpflanzen gegenüber pflanzlichen Parasiten zu erhöhen, da der Teufelszwirn auch andere Kulturpflanzen wie Raps, Mais, Soja, Lein oder Futterklee befällt.

Quelle: FAU

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19. Okt 2020

Wie Chloroplasten ihre eigene Entwicklung regeln

Links: Arabidopsis-Wildtyp. Rechts: Eine pap8-Inaktivierteungs-Mutante mit blockierter Chloroplasten-Entwicklung. Da die Albino-Mutante allein nicht lebensfähig ist, wurde dem Nährmedium Zucker als Kohlenstoffquelle zugesetzt. Foto: Monique Liebers, Uni Hannover

Die frühe Photomorphogenese, also das Ergrünen und Wachsen der ersten Blätter von Keimlingen nach dem Durchbrechen der Erdoberfläche, und die Bildung der Photosynthese-treibenden Chloroplasten ist ein präzise kontrollierter, komplexer Prozess. In Arabidopsis-Keimlingen koordiniert ein neu entdecktes Protein, PAP8 genannt, die Expression der für das Ergrünen notwendigen Photosynthese-Gene in Plastiden und im Zellkern. PAP8 ist ein Plastiden-lokalisiertes Protein, wird aber von dort auf noch unbekanntem Weg zurück in den Zellkern transferiert und koppelt so die Aktivität dieser zwei genetischen Kompartimente. Wie das Team um den Pflanzenphysiologen Prof. Dr. Thomas Pfannschmidt der Leibniz-Universität in Hannover und um Prof. Dr. Robert Blanvillain aus dem französischen Grenoble zeigt, spielen die Chloroplasten damit also eine aktive Rolle in ihrer eigenen Entwicklung. Dies haben die Forschenden Albino-Mutanten ohne Chloroplasten entlockt und berichteten vor kurzem über dieses sog. Retrogade Signalling im Fachmagazin The EMBO Journal (DOI: https://doi.org/10.15252/embj.2020104941).

Quelle: The EMBO Journal

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15. Okt 2020

Vorteile molekularer Züchtungsmethoden mit Gentechnik

Reisanbau in Indonesien: Arme Menschen ernähren sich oft vorwiegend von Grundnahrungsmitteln. Foto: Matin Qaim

Über zwei Milliarden Menschen weltweit leiden an Mikronährstoffmangel durch unzureichende Aufnahme von Vitaminen und Mineralstoffen. Arme Bevölkerungsgruppen in den Entwicklungsländern sind besonders betroffen, weil sie sich häufig überwiegend von Grundnahrungsmitteln ernähren, die zwar viele Kalorien, aber nur wenig Mikronährstoffe enthalten. In einem neuen Übersichtsartikel zeigt ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Göttingen, wie Gentechnik helfen kann, den Mikronährstoffmangel nachhaltig zu bekämpfen. Der Artikel wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-19020-4) veröffentlicht.

Quelle: Uni Göttingen

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12. Okt 2020

Gen für schlanke Gersten-Ähren aufgespürt

Gerstenfeld bei Halle. Foto: Nadja Sonntag, Uni Halle

Blütenstände von Gräsern haben häufig sehr unterschiedliche Formen. Einem internationalen Forscherteam ist es nun gelungen, ein Gen zu identifizieren, das dabei eine entscheidende Rolle spielt und dafür sorgt, dass Gerste die charakteristischen schlanken Ähren ohne größere Verzweigungen ausbildet. Im Vergleich zu anderen Gräsern hat das Gen COMPOSITUM1 (COM1) im Laufe der Evolution eine neue Funktion erhalten. Die Ergebnisse publizierten die Forschenden vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) heute im Magazin Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-18890-y).

Quelle: IPK (pdf)

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08. Okt 2020

Globale Nahrungsmittelproduktion bedroht das Klima

Für den Anstieg der klimaschädlichen Lachgaskonzentration in der Atmosphäre ist vor allem der Düngemitteleinsatz in der Landwirtschaft verantwortlich. Foto: Markus Breig, KIT

Die Konzentration von Distickstoffoxid – auch Lachgas genannt – in der Atmosphäre steigt stark und treibt den Klimawandel an. Es ist neben CO2 und Methan das drittwichtigste durch menschliche Aktivitäten freigesetzte Treibhausgas. Für die menschengemachten Lachgasemissionen ist vor allem der Düngemitteleinsatz in der Landwirtschaft verantwortlich. Durch die wachsende Nachfrage nach Nahrungs- und Futtermitteln könnte der Ausstoß künftig noch zunehmen. Das hat eine in der Zeitschrift Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-020-2780-0) publizierte internationale Studie ergeben, an der das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beteiligt war.

Quelle: KIT

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07. Okt 2020

Langfristige Folgen von Veränderungen in pflanzlicher Artenvielfalt schwer vorhersehbar

Die Experimente des Forscherteams fanden unter anderem in der Saaleaue statt, wo das "Jena-Experiment" zur funktionellen Biodiversitätsforschung läuft. Foto: Nico Eisenhauer

Die Beziehungen zwischen Pflanzenmerkmalen und Ökosystemfunktionen ändern sich von Jahr zu Jahr. Das hat ein internationales Forscherteam unter Leitung der Universität Leipzig in einem Langzeitexperiment zu den Veränderungen in der Artenvielfalt der Pflanzen für die Funktionsweise von Ökosystemen im sog. Jena-Experiment untersucht. Die Vorhersage der langfristigen Folgen des Wandels der biologischen Vielfalt sei daher äußerst schwierig, schreiben sie in einem Beitrag für das Fachjournal Nature Ecology & Evolution (https://www.nature.com/articles/s41559-020-01316-9). Das ist auch deshalb schwierig, weil die gesamte Komplexität der biotischen und abiotischen Interaktionen berücksichtigt werden muss, wie Beteiligte vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) schreiben.

Quelle: Uni Leipzig

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06. Okt 2020

Evolution in Aktion: Neue Pflanzenart in den Schweizer Alpen

Cardamine insueta ist erst vor kurzem im Urnerboden entstanden. Foto: Rie Shimizu-Inatsugi

Die neue Pflanze Cardamine insueta tauchte im Urnerboden, einem kleinen Alpendorf in der Zentralschweiz, vor rund 150 Jahren auf, als sich die Schweizer Alpenregion vom Wald zum Grasland wandelte. Die neu entstandene Art aus der Gattung der Schaumkräuter konnte nur dank zwei vererbten Schlüsselmerkmalen der Elternpflanzen in einer ausgeprägten Umweltnische überleben, wie Forschungen der Universität Zürich zeigen, die die Forschenden im Fachmagazin Frontiers in Genetics (DOI: https://doi.org/10.3389/fgene.2020.567262) publizierten.

Quelle: Uni Zürich

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05. Okt 2020

Analyse von Pollen automatisiert

Jede Reihe zeigt ein einzelnes Pollenkorn einer bestimmten Pflanzenart mit einer normalen mikroskopischen Aufnahme (Bilder links) und Fluoreszenzaufnahmen für verschiedene Spektralbereiche (farbige Bilder rechts). Aufnahme: Susanne Dunker

Ob Pollenflugvorhersage, Honiganalyse oder das Verstehen klimabedingter Veränderungen von Pflanzen-Bestäuber-Interaktionen – die Analyse von Blütenpollen spielt in vielen Forschungsbereichen eine wichtige Rolle. Goldstandard ist dabei nach wie vor die Mikroskopie, die jedoch viel Zeit und Expertise erfordert. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) haben in Kooperation mit der Technischen Universität (TU) Ilmenau nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sie die Pollenanalyse automatisieren können. Ihre Studie ist im Fachmagazin New Phytologist (DOI: https://doi.org/10.1111/nph.16882) veröffentlicht.

Quelle: UFZ

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05. Okt 2020

Wie die Venus-Fliegenfalle zählt

Berührt ein Beutetier die Sinneshaare der Venusfliegenfalle, wird ein Aktionspotential ausgelöst. Diese elektrische Information wird dann in eine chemische Kalziumwelle übersetzt. Grafik: Sönke Scherzer, Uni Würzburg

Die fleischfressende Venus-Fliegenfalle schnappt zu, wenn ein Beutetier sie innerhalb von 30 Sekunden zweimal berührt. Wie das Kurzzeitgedächtnis und die Zählweise dieser Pflanze funktionieren, berichten Japanische Forschende gemeinsam mit ihren Kollegen von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg in der Fachzeitschrift Nature Plants (DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-020-00773-1).

Quelle: Uni Würzburg

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05. Okt 2020

Kohlenstoff-Speicher aus dem Labor

Ein Laborstamm des Torfmooses Sphagnum centrale wächst auf festem Medium. Foto: Melanie Heck

Gemeinsam mit Forschenden der Universität Greifswald ist es einem Team um den Biotechnologen Prof. Dr. Ralf Reski von der Fakultät für Biologie der Universität Freiburg gelungen, die weltweit größte Laborsammlung an Moos-Arten der Gattung Sphagnum zu erstellen. Mit ihren axenischen Kulturen schaffen sie eine Grundlage, um Torfmoose nachhaltig und wirtschaftlich zu vermehren, was der Torfwirtschaft wie der Wissenschaft dient. Ihre Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift New Phytologist (DOI: https://doi.org/10.1111/nph.16922) veröffentlicht. Erstautorin ist die Doktorandin Melanie Heck. Mit ihren zahlreichen Torfmoosarten haben Moore etwa 30 Prozent des weltweit im Boden gespeicherten Kohlenstoffs gebunden. Damit steckt in ihnen etwa doppelt so viel Kohlenstoff wie in allen Wäldern der Erde zusammen.

Quelle: Uni Freiburg

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29. Sep 2020

Intelligente Software für 3D-Bilder von Pflanzenorganen

Die Mikroskopie liefert Bilder für den Algorithmus, der dann die zellulären Strukturen von Pflanzen abgrenzt und die Segmentierung klarer macht. Bild: K. Schneitz, TUM

Unter Einsatz von Künstlicher Intelligenz haben Forscherinnen und Forscher ein neuartiges computergestütztes Verfahren der Bildverarbeitung für die Pflanzenwissenschaften entwickelt. In bisher nicht gekannter Präzision ermöglicht es die detailgetreue 3D-Darstellung aller Zellen in verschiedensten pflanzlichen Organen. Prof. Kay Schneitz, Professor für Entwicklungsbiologie der Pflanzen an der Technischen Universität München (TUM), seine Mitarbeiter, die Molekularbiologen Athul Vijayan und Rachele Tofanelli, haben nun gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus den Computerwissenschaften und der Physik ein neues Werkzeug entwickelt, das dreidimensionale Darstellungen liefert und damit die bislang verwendeten 2-D-Techniken verbessert. Das PlantSeg genannte Tool ermöglicht nicht nur Untersuchungen zur Entwicklung von pflanzlichen Organen in bisher nicht gekannter Präzision, sondern auch die Analyse von Gewebeveränderungen die durch Schädlingsbefall oder Umweltstresse wie Hitze entstehen. Dadurch erhoffen sich die Wissenschaftler*innen ein besseres Verständnis davon, wie Pflanzen auf Umweltbedingungen reagieren. Das Tool bieten sie via Github zum Download (https://github.com/hci-unihd/plant-seg). Die Forschenden trainierten PlantSeg an 3D-Mikroskopbildern reproduktiver Organe und Wurzeln des Pflanzenmodells Arabidopsis thaliana, wie sie im Fachjournal eLife (DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.57613) berichten.

Quelle: TUM

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28. Sep 2020

Wie künstliche Intelligenz zum Schutz von Orchideen und anderen Arten beiträgt

Die Orchidee Gymnadenia conopsea kommt vor allem in Nordeuropa sowie in Mitteleuropa vor, wie hier in der Tschechischen Republik. Foto: Tiffany Knight

Orchideen erfreuen sich als Zimmerpflanzen großer Beliebtheit, in freier Natur sind viele Arten allerdings stark bedroht durch Landnutzung und illegale Ernte. Doch nur ein Bruchteil von ihnen steht auf der internationalen Roten Liste bedrohter Arten, denn die nötigen Fachgutachten sind enorm aufwendig. Ein neues und deutlich schnelleres automatisiertes Verfahren, entwickelt unter der Leitung von Biodiversitätsforschern aus Mitteldeutschland, zeigt, dass 30 % aller Orchideenarten potentiell gefährdet sind. Im Fachmagazin Conservation Biology (DOI: https://doi.org/10.1111/cobi.13616) beschreiben die Forschenden, wie ihr neuer Ansatz die naturschutzfachliche Prüfung für alle Arten weltweit beschleunigen könnte.

Quelle: iDiv

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28. Sep 2020

Frucht-Merkmale und Pathogen-Reaktion von Wildtomaten-Linien

Vielfalt von Tomaten. Foto: IPK

Wildtomaten stellen einen wertvollen Genpool für agronomisch und ernährungsphysiologisch wichtige Merkmale dar. Dazu gehören z. B. eine bessere Anpassung an widrige Umgebungsbedingungen oder die Resistenz gegen bestimmte Krankheitserreger. Während der Domestikation sind diese oft verloren gegangen. Ein internationales Forscherteam, zu dem Forschende des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und des Weizmann-Institutes für Wissenschaften in Israel gehörten, nutzte eine Introgressionspopulation einer wildwachsenden und einer domestizierten Tomate, um die Übertragung und Wirkung von Merkmalen aus der wildverwandten Tomate im Detail zu untersuchen. Die Ergebniss wurden im Magazin Nature Genetics (https://doi.org/10.1038/s41588-020-0690-6) veröffentlicht.

Quelle: IPK (pdf)

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28. Sep 2020

Handbestäubung steigert Kakao-Ertrag

Manuel Toledo bei der Handbestäubung einer Kakaoblüte. Foto: Manuel Toledo, Uni Göttingen

Um die Produktion von Kakao zu steigern, gibt es sehr unterschiedliche Wege. Ein Forschungsteam der Universität Göttingen hat in einem gut replizierten Feldversuch in indonesischen Agroforstsystemen nun die relative Bedeutung des Einsatzes von Pestiziden, Dünger und Handbestäubung untersucht. Ihr Ergebnis: Eine Steigerung des Ertrags und des Einkommens bewirkten nicht die Agrochemikalien, sondern die Handbestäubung, wie sie im Fachmagazin Agriculture, Ecosystems and Environment (DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2020.107160) berichten. In Zusammenarbeit mit Forscherinnen und Forschern sowie Studierenden der indonesischen Universität Palu fanden sie heraus, dass die Handbestäubung eine Ertragssteigerung bei den Kakaobäumen um 161 Prozent bewirkte. Nach Abzug der Kosten der Handbestäubung bedeutete das eine Steigerung des Einkommens der Kleinbäuerinnen und -bauern um 69 Prozent. Der erhöhte Einsatz von Pestiziden und Dünger brachte dagegen keine Steigerung des Ertrags.

Quelle: Uni Göttingen

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24. Sep 2020

Ein Viertel aller fleischfressenden Pflanzen weltweit bedroht

Ein einzelnes verbliebenes Exemplar der Kannenpflanze Nepenthes neoguineensis in einer durch Bergbau zerstörten Region auf Papua-Neuguinea. Foto: A. Robinson

Ein internationales Forscherteam hat den Rote-Liste-Naturschutzstatus und die Bedrohungen für alle bekannten 860 Arten von fleischfressenden Pflanzen im 21. Jahrhundert ermittelt. Diese Pflanzen reagieren besonders empfindlich auf menschengemachte Einflüsse wie Klimawandel, Lebensraumzerstörung und Umweltverschmutzung. Die Ergebnisse des Teams um den Botaniker und Eduard-Strasburger-Preisträger Andreas Fleischmann von den Staatlichen Naturwissenschaftlichen Sammlungen Bayerns (SNSB) ist nun in der Fachzeitschrift Global Ecology and Conservation (DOI: https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01272) veröffentlicht.

Quelle: SNSB

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23. Sep 2020

Genom-Duplikationen als evolutionäre Anpassungsstrategie

Genomduplikationen stellen bei den Landpflanzen einen herausragenden Prozess dar, um zusätzliche genetische Variabilität zur Verfügung zu stellen. Grafik: Marcus Koch

Genomduplikationen spielen eine maßgebliche Rolle bei der Ausbildung von Formen und Strukturen pflanzlicher Organismen sowie ihrer Veränderungen über lange evolutionäre Zeiträume hinweg. Das haben Biolog*innen der Universität Heidelberg unter Leitung von Prof. Dr. Marcus Koch in internationaler Kooperation bei Untersuchungen der Familie der Kreuzblütler herausgefunden. Um das Ausmaß der verschiedenen Ausprägungen über einen Zeitraum von 30 Millionen Jahren zu erfassen, wurden alle 4.000 Arten dieser Pflanzenfamilie bewertet und auf Gattungsebene auf ihre morphologische Vielfalt in allen charakteristischen Merkmalen untersucht. Die Forschungsergebnisse hat das Team im Juli in der Fachzeitschrift Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-020-17605-7) veröffentlicht und heute der Öffentlichkeit vorgestellt.

Quelle: Uni Heidelberg

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23. Sep 2020

In Wäldern nicht aufräumen

Abgebrannter Eukalyptus-Urwald in Australien. Nach solchen Waldschäden sei es für die Biodiversität besser, nicht aufzuräumen, sagen Würzburger Wissenschaftler*innen. Foto: Simon Thorn

Nach Waldbränden, Borkenkäferbefall oder anderen Schädigungen sollte in den betroffenen Wäldern nicht aufgeräumt werden. Das schreibt ein Forschungsteam in der Fachzeitschrift Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-18612-4). Stürme, Brände, Borkenkäfer: Weltweit sind viele Wälder zunehmend von solchen und anderen natürlichen Störungen betroffen. Gängige Praxis ist es, die Folgen dieser Störungen zu beseitigen – also beschädigte Bäume schnellstmöglich zu ernten. Vom Borkenkäfer befallene Fichten werden ebenso aus dem Wald geholt wie verdorrte Buchen oder von Stürmen zu Boden geworfene Bäume. „Diese Praxis ist aber eine zusätzliche Störung, die sich negativ auf die biologische Vielfalt auswirkt“, sagt Dr. Simon Thorn, Waldökologe von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. Bei Aufräumaktionen entstehen Bodenverletzungen, Totholz wird zum Großteil entfernt und Strukturen wie hochgeklappte Wurzelteller gehen verloren. „Darum sollte ein gewisser Teil solcher Störungsflächen von Aufräumaktionen ausgeschlossen werden“, sagt Thorn weiter. Bislang gab es keine belastbaren Zahlen dafür, welcher Flächenanteil in einem natürlich gestörten Wald unaufgeräumt bleiben sollte, um die Artenvielfalt zu fördern. Nun hat ein internationales Forschungsteam um Simon Thorn weltweite Daten zu natürlichen Störungen in Wäldern analysiert. Sie fassen zusammen: Werden rund 75 Prozent eines natürlich gestörten Waldgebietes nicht aufgeräumt, bleiben 90 Prozent des dortigen Artenreichtums erhalten. Lässt man nur die Hälfte eines gestörten Waldes unangetastet, geht rund ein Viertel der Arten verloren. „Diese Zahlen können als einfache Faustregel für das Belassen von Störungswäldern dienen“, sagt Thorn.

Quelle: Uni Würzburg

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22. Sep 2020

Wie Australische Gräser über Feenkreise Ökosysteme wie "Ingenieure" bauen

Die aktive Bildung von fast kreisförmigen Graslandlücken (Feenkreise), vom Hubschrauber aus gesehen. Foto: Stephan Getzin

Feenkreise sind eins der größten Rätsel der Natur und eins der visuell verblüffendsten Phänomene. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen hat nun erstmals detaillierte Daten gesammelt, die zeigen, dass das Modell des britischen Mathematikers Alan Turing die auffälligen Vegetationsmuster der australischen Feenkreise erklärt. Darüber hinaus machen die Forscherinnen und Forscher anschaulich, dass die Gräser, aus denen diese Muster bestehen, als „Öko-Ingenieure“ ihre eigene feindliche und trockene Umwelt verändern und dadurch das Ökosystem am Leben erhalten. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Journal of Ecology (DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2745.13493) veröffentlicht. Dr. Stephan Getzin, Abteilung für Ökosystemmodellierung an der Universität Göttingen, erklärt: „Das Entscheidende ist, dass die Gräser ihre eigene Umwelt aktiv gestalten, indem sie symmetrisch angeordnete Lückenmuster bilden. Die Vegetation profitiert von dem zusätzlichen Abflusswasser, das durch die großen Feenkreise bereitgestellt wird, und hält so das trockene Ökosystem auch unter sehr unwirtlichen, trockenen Bedingungen funktionsfähig.“

Quelle: Uni Göttingen

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22. Sep 2020

Neue Möglichkeit Pilzbefall auf Pflanzen zu behindern

Auf die Blätter der beiden Ackerbohnen-Pflanzen wurden Sporen des Pilzes Uromyces viciae-fabae gegeben. Die linke Pflanze ist unbehandelt und man sieht den Pilzbefall deutlich. Die rechte Pflanze wurde mit Säure behandelt. Hier konnte der Pilz keinen Schaden anrichten. Foto: Perino et al. in

Weitverbreitete Pilzschädlinge bei Pflanzen lassen sich mit der handelsüblichen Chemikalie Acetohydroxamsäure gezielt bekämpfen. Das haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Prof. Dr. Holger Deising von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Staatlichen Universität von Paraná in Brasilien herausgefunden. Sie sind einem neuen Stoffwechselweg auf die Spur gekommen, der sich mit dieser Chemikalie gezielt stören lässt und so viele bekannte Pflanzenpilze am Eindringen in die Wirtspflanze hindert. "Die Säure verhindert, dass die eigentlich schädlichen Pilze in die Pflanzen einwachsen und infektiös werden können", sagt Deising. Über die Studie mit der Säure, die bislang vor allem in der Medizin eingesetzt wurde, berichtet das Team in der Fachzeitschrift Phytopathology (DOI: https://doi.org/10.1094/PHYTO-04-20-0114-R).

Quelle: MLU

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21. Sep 2020

Pflanzenerbgut mit hoher Auflösung entpuzzeln

Mit dem neuen Software-Tool kann nun das Erbgut unter anderem der Kartoffel mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Foto: Gunnar Klau, HHU

Die Aufschlüsselung insbesondere eines pflanzlichen Genoms ist sehr aufwändig und fehlerträchtig. Grund ist, dass alle Chromosomen in mehreren, sehr ähnlichen Kopien vorliegen. Ein Forschungsteam von Bioinformatikern der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat nun ein Softwaretool entwickelt, mit dem die Zuordnung zu den richtigen Kopien – das „Phasing“ – mit hoher Genauigkeit möglich ist. Ihre Entwicklung; das sie mit dem Genom der Kartoffel testeten, stellt das Team unter Leitung von Prof. Dr. Gunnar Klau, Prof. Dr. Tobias Marschall in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Björn Usadel in der aktuellen Onlineausgabe der Fachzeitschrift Genome Biology (DOI: https://doi.org/10.1186/s13059-020-02158-1) vor. Das neue Werkzeug wurde in das übergeordnete, frei verfügbare Paket „WhatsHap“ eingespielt.

Quelle: HHU

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16. Sep 2020

Tropenwald: Schutz-Pilotprojekte oft mit geringer Wirkung

Pilotprojekte zum Schutz des Tropenwaldes sind oft längst nicht so wirkungsvoll, wie erwartet. Das zeigt eine aktuelle Studie, die Wissenschaftler der Universität Bonn zusammen mit Kollegen aus dem Vereinigten Königreich und den USA durchgeführt haben. Die Forscher empfehlen daher alternative Finanzierungsmodelle für solche REDD+-Projekte. Sie sollten sich stärker als bislang an der nachweislich erbrachten Schutzwirkung orientieren. Die Studie ist in der Zeitschrift PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2004334117) erschienen.

Quelle: Uni Bonn

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16. Sep 2020

Anreize für Agroforst-Systeme und Netzwerke von Akteuren

Vertreter des nationalen Verbandes der Kaffee-Produzenten in Honduras “IHCafé” erklären das Produktionssystem nahe des Nationalparks. Foto: Yves Zinngrebe

Eine zunehmend intensivierte, strukturarme Landwirtschaft dehnt sich in tropische Regenwälder aus und gefährdet so die biologische Vielfalt und den Klimaschutz. Naturschutz in die Landwirtschaft einzubeziehen, ist daher von größter Bedeutung. Agroforstsysteme, bei denen Bäume mit Nutzpflanzen oder Viehhaltung in einem „Landschaftsansatz“ kombiniert werden, haben großes Potenzial, Ziele des Naturschutzes in landwirtschaftliche Systeme zu integrieren. Forscherinnen und Forscher unter Leitung der Universität Göttingen und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung Leipzig haben gezeigt, welche Anreizsysteme diese Agroforstsysteme und somit Naturschutz in Agrarflächen in tropischen Entwicklungsländern fördern können. Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift Sustainability Science (DOI: https://doi.org/10.1007/s11625-020-00840-8) erschienen.

Quelle: Uni Göttingen

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15. Sep 2020

Strategien zur Rettung von Europas letzten Urwäldern

Primärwälder sind entscheidend für die Erhaltung der Biodiversität. Darüber hinaus speichern sie große Mengen an Kohlenstoff in der Biomasse und tragen so zur Eindämmung des Klimawandels bei. Foto: Tzvetan Zlatanov

Nur um 1 % müssten die Waldschutzgebiete Europas ausgeweitet werden, um die meisten verbliebenen europäischen Urwälder zu schützen. Das hat ein internationales Forscherteam unter Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) errechnet. Die in der Zeitschrift Diversity and Distributions veröffentlichte Studie (DOI: https://doi.org/10.1111/ddi.13158) erfasst erstmals europaweit die Verbreitung und den Schutzstatus der letzten weitestgehend unberührten Wälder. Sie zeigt, wo dringender Handlungsbedarf zur Erhaltung besteht und liefert wertvolle Informationen zur Umsetzung der neuen EU-Biodiversitätsstrategie.

Quelle: iDiv

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15. Sep 2020

Die wahren Kosten von Lebensmitteln

Verschiedene Lebensmittel wurden untersucht. Foto: Amelie Michalke, Uni Greifswald

Was kosten uns Lebensmittel wirklich? Dieser Frage sind Forschende der Universität Greifswald und der Universität Augsburg in einem Praxisprojekt mit der PENNY Markt GmbH nachgegangen. Dafür haben die Wissenschaftler*innen die ökologischen Folgekosten verschiedener Lebensmittel berechnet. Das Projekt soll den großen Unterschied des Verkaufspreises von Lebensmitteln und deren wirklichen Wert darlegen. Vor allem tierische Produkte schneiden nach den Berechnungen schlecht ab. Die Untersuchungen zeigen teilweise sehr große Preisdifferenzen zwischen den aktuellen Marktpreisen und den wahren Kosten, vor allem bei tierischen Produkten. Biologisch produzierte pflanzliche Lebensmittel hingegen sind derzeit schon verhältnismäßig sinnvoll bepreist: die nötigen Preisaufschläge liegen zwischen 4% (Apfel) und 9% (Banane). Das Praxisprojekt ist eingebunden in das Drittmittelprojekt „How much is the dish? – Maßnahmen zur Erhöhung der Biodiversität durch true cost accouting bei Lebensmitteln“ (HoMaBiLe), das durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt wird.

Quelle: Uni Greifswald

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14. Sep 2020

Karte zeigt Kronendachöffnungen europäischer Wälder über 30 Jahre

Borkenkäferbefall in der Sächsischen Schweiz im Jahr 2017. Prof. Rupert Seidl und Cornelius Senf haben die Daten aus 30 Jahren erstmals kartiert. Foto: Cornelius Senf, TUM

Erstmals ist es damit einem Forschungsteam gelungen, eine hochaufgelöste Karte aller Öffnungen im Kronendach europäischer Wälder zu erstellen. Demnach ist das Kronendach - die aus Baumkronen bestehende geschlossene Vegetationsdecke - in den vergangenen 30 Jahren auf mehr als 36 Millionen Flächen in Europas Wäldern verloren gegangen. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) und der Universität für Bodenkultur Wien, das mit Hilfe von über 30.000 Satellitenbildern die erste hochaufgelöste Karte von Kronendachöffnungen in Europas Wäldern erstellt hat. Ihre Ergebnisse das Team im Fachjournal Nature Sustainability (https://www.nature.com/articles/s41893-020-00609-y) veröffentlicht.

Quelle: TUM

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11. Sep 2020

Wie Ammonium die Bildung von Seitenwurzeln fördert

Lokales Ammoniumangebot erhöht die Akkumulation von sprossbürtigem Auxin in den Leitgefäßender Wurzeln und bildetsomit eine Quelle für die lateral Diffusion von Auxin. AMT-abhängige Ammoniumaufnahme stimuliert die Abgabe von Protonen, und die Protonierung von Auxin (IAA) zu IAAH. IAAH kann dann von den Gefäßen in äußere Wurzelzellen diffundieren,die über den Seitenwurzelknospen liegen. In diesen Zellschichten erhöht Auxin die Expression von Enzymen, die die Zellwand auflösen,wodurch ihr mechanische Widerstand gebrochen wird und Seitenwurzeln austreten können.Vas = Gefäße; Per = Perizykel;End = Endodermis; Cor = Cortex;Epi = Epidermis. Grafik: Ying Liu, IPK

In einer neuen Studie „zeigen wir zum ersten Mal, dass lokales Ammoniumangebot die Akkumulation von Auxin im Wurzelgefäßsystem erhöht und die Diffusion von Auxin sowie die Bildung von Seitenwurzeln zum Aufbau eines hoch verzweigten Wurzelsystems fördert", sagt Prof. Nicolaus von Wirén, Leiter der Abteilung Physiologie und Zellbiologie am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK). Sie beantworteten damit die Frage, wie Auxin auf lokale Vorkommen von Ammonium reagiert, wie sie in natürlichen und landwirtschaftlichen Böden auftreten. Ihre Studie veröffentlichten sie im Fachmagazin Nature Plants (DOI: 10.1038/s41477-020-00756-2).

Quelle: IPK (pdf)

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10. Sep 2020

Abwärtstrend der biologischen Vielfalt ist umkehrbar

Die gute Nachricht ist: Der Abwärtstrend der globalen Biodiversität kann noch immer umgekehrt werden. Grafik: IIASA

Die Politik muss in den kommenden Jahrzehnten alles daran setzen, die noch bestehenden natürlichen Lebensräume zu schützen, viele bereits verloren gegangene wiederherzustellen und vor allem die Ernährungsgewohnheiten und Nahrungsproduktion nachhaltig zu gestalten. Nur so sei der Verlust der biologischen Vielfalt bis 2050 oder früher zu stoppen. Dieses Rezept haben Wissenschaftler*innen unter Leitung des Internationalen Instituts für angewandte Systemanalyse (IIASA) und Beteiligung von Forschern des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) mithilfe von Modellen errechnet. Die in der Zeitschrift Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-020-2705-y) veröffentlichte Studie ist Teil des jüngsten WWF-Living-Planet-Reports.

Quelle: iDiv

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10. Sep 2020

Wie Pflanzen für gleiche Samenabstände sorgen

Samenkörner in verschiedenen Erbsen- und Bohnenschoten. Das Forschungsteam hat geklärt, warum die Abstände zwischen den Samen in jeder Schote so ähnlich sind und wie die Abstände im Verhältnis zur Samengröße stehen. Aufnahme: Nozomi Kawamoto

Wie die Bildung von Samen mit dem Wachstum der Frucht koordiniert wird, schildern Forschende im Fachmagazin Current Biology (DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.08.050). Das Team hat dazu bei verschiedenen Wildlinien der Ackerschmalwand die genetischen Abläufe hinter der Ausbildung der Ovulen genannten Samenanlagen und dem Wachstum der Schote untersucht. Es entdeckte ein einheitliches genetisches Programm, welches unabhängig von Umweltfaktoren die Samenposition in der Schote steuert. Wie das internationale Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Rüdiger Simon und Erstautor Dr. Nozomi Kawamoto vom Institut für Entwicklungsgenetik der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) zeigt, wird die Samenbildung an genau definierten Positionen durch mehrere Signalwege kontrolliert, die von kleinen Eiweißbausteinen, sogenannten sezernierten Peptiden der EPFL-Familie, aktiviert werden. Diese Peptide werden von Rezeptoren der ERECTA-Familie auf den Zelloberflächen erkannt. Eines der Peptide, EPFL2, wird zwischen den sich entwickelnden Samenanlagen gebildet und justiert die Abstände der Samen zueinander. Wenn es fehlt, fanden die Forscherinnen und Forscher ungleichmäßige Abstände – wodurch benachbarte Samen stärker um Nährstoffe konkurrieren – bis hin zu Zwillingssamen, die sich zumeist nicht vollständig entwickeln. EPFL2 und ein sehr nah verwandtes Peptid, EPFL9, steuern gleichzeitig auch die Fruchtentwicklung – damit ist die Bildung von Samen eng mit dem Wachstum der Schoten gekoppelt.

Quelle: HHU

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10. Sep 2020

Kohlmotte nutzt Pflanzenabwehrstoff als Signal für die Eiablage

Eine Kohlmotte auf einem Blatt einer Arabidopsis thaliana-Pflanze, die zu den Kreuzblütengewächsen gehört und den gleichen Verteidigungsmechanismus wie Kohl nutzt. Foto: Benjamin Fabian, MPI für chemische Ökologie

Isothiocyanate, die Kreuzblütengewächse eigentlich zur Verteidigung gegen Fraßfeinde bilden, dienen Kohlmottenweibchen (Plutella xylostella) als Duftsignale, damit sie ihre Eier auf diesen Pflanzen ablegen können. Forschende der Landwirtschaftlichen Universität in Nanjing, China, und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena identifizierten zwei Geruchsrezeptoren, deren einzige Aufgabe darin besteht, diese Duftstoffe aufzuspüren und den Weg zum idealen Eiablageplatz zu weisen. Sie konnten damit zeigen, warum ein auf bestimmte Wirtspflanzen spezialisiertes Insekt von Substanzen angelockt wird, die eigentlich Schädlinge von der Pflanzen fernhalten sollen, wie sie im Fachmagazin Current Biology berichten (DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.08.047). Der weltweit verbreitete Schädling ist an die chemische Abwehr von Kohlpflanzen angepasst und auch durch Insektizide nur schwer zu bekämpfen, da er schnell Resistenzen entwickelt.

Quelle: MPI für chem. Ökologie

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10. Sep 2020

Historische Klimaschwankungen in Mitteleuropa durch Baumringdaten überschätzt: Gegenwärtige Erwärmung außergewöhnlich

Baumringe übertreiben – das hat nun ein Forschungsteam u.a. des Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) herausgefunden. Aus der Breite der Wachstumsringe von Bäumen schließen Wissenschaftler für vergangene Jahrhunderte auf die historischen Klimabedingungen in dem jeweiligen Jahr. Die bisherigen Temperaturrekonstruktionen aus den Jahresringen der Bäume sind aber fehlerhaft, so die nun in Climate Dynamics (DOI: https://doi.org/10.1007/s00382-020-05433-w) veröffentlichte Studie. Sie geben die natürlichen Schwankungen des Klimas vergangener Jahrhunderte übertrieben wieder. Ein Vergleich mit Daten etwa aus Pfarr- und Stadtarchiven zeigt, dass sich das Klima in Wirklichkeit deutlich gleichmäßiger entwickelt hat.

Quelle: PIK

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08. Sep 2020

Konventioneller Kaffee aus Brasilien enthält mehr der gesunden Chlorogensäuren als biologisch angebauter

Bei Untersuchungen von Kaffeebohnen aus Brasilien kam die Arbeitsgruppe von Dr. Nikolai Kuhnert, Professor für Chemie an der Jacobs University, zu einem scheinbar überraschenden Ergebnis: Im biologisch angebauten Kaffee sind weniger Chlorogensäuren enthalten als in konventionellen. Diese prägen nicht nur den Geschmack des Kaffees, ihr werden auch eine ganze Reihe von gesundheitlich fördernden Eigenschaften zugeschrieben. Bei ihren Untersuchungen haben die Forschenden nun festgestellt, dass in den biologisch angebauten Kaffeebohnen weniger Chlorogensäuren enthalten sind als in den konventionellen. Warum das so ist? „Ganz genau können wir das nicht sagen“, sagt Kuhnert. Sehr wahrscheinlich sei aber, dass konventionelle Pflanzen aus Schutz vor Fraßfeinden Abwehrstoffe bilden, die gesundheitsfördernd für den Menschen wirken. „Der Bio-Kaffee scheint das nicht nötig zu haben, er ist weniger gestresst“, sagt Kuhnert. Die Studie ist kürzlich in der Zeitschrift Food Research International (DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109218) erschienen.

Quelle: Jacobs Universität

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08. Sep 2020

Sommerdürre 2018: Auswirkungen auf Pflanzen, Wälder und Grasland

Die Abteilung Bioklimatologie der Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie der Universität Göttingen ist mit einem meteorologischen Messsturm im Nationalpark Hainich am Mess-Netzwerk ICOS beteiligt. Foto: Alexander Knohl

Die Sommerdürre, die 2018 Mittel- und Nordeuropa heimsuchte, hatte schwerwiegende Auswirkungen auf Nutzpflanzen, Wälder und Grasland. Wie Forscherinnen und Forscher nun in 16 Teilstudien in einer Sonderausgabe der Fachzeitschrift Philosophical Transactions (https://royalsocietypublishing.org/toc/rstb/375/1810) feststellten, profitierten die Pflanzen zunächst von den warmen und sonnigen Bedingungen im Frühling, hatten aber zu wenig Wasser für ihre Wurzeln zur Verfügung, als die sommerliche Hitzewelle einsetzte. Als Folge begannen Graslandflächen zu vertrocknen und zahlreiche Ackerflächen verzeichneten die niedrigsten Erträge seit Jahrzehnten. Die Wälder schützten sich, indem sie ihre Verdunstung für mehrere Wochen stark reduzierten, was aber gleichzeitig zu einer starken Abnahme der Kohlendioxid-Aufnahme führte. Solche Auswirkungen wurden gleichzeitig von der Schweiz bis in die Beneluxländer und Deutschland sowie von der Tschechischen Republik bis nach Schweden und Finnland beobachtet. Die Studie wurde von der Europäischen Forschungsinfrastruktur Integrated Carbon Observation System (ICOS) durchgeführt mit Beteiligung der Universität Göttingen.

Quelle: Uni Göttingen

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07. Sep 2020

Dürre 2018: Weniger CO2 gebunden und Ernten fallen schlechter aus

Instrumentierung zur Bestimmung der Treibhausgasflüsse (Eddy-Kovarianz System) mit Blick auf den wieder nasser und sehr viel stärker bewachsener Polder Zarnekow im Juni 2020. Foto: T. Sachs, GFZ

Das Netzwerk zur Beobachtung von Treibhausgasen ICOS zeigt, wie Natur und Ernte in Europa auf die extrem trockenen Bedingungen in den letzten drei Sommern 2018 bis 2020 reagiert haben. Die Ergebnisse, die jetzt im Fachjournal Philosophical Transactions B (https://royalsocietypublishing.org/toc/rstb/375/1810) veröffentlicht worden sind, zeigen, dass 2018 die Kohlenstoffsenken um 18 Prozent zurückgegangen sind und es die niedrigsten Ernteerträge seit Jahrzehnten gab. Die Fachleute u.a. des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ) und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie erwarten, dass extrem heiße und trockene Sommer aufgrund des Klimawandels in Zukunft viel häufiger auftreten werden. Dies ist bereits jetzt sichtbar, denn der vergangene Sommer ist der dritte extrem heiße Sommer in Folge.

Quelle: GFZ

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07. Sep 2020

Moor-Wiedervernässung in Zeiten des Klimawandels

Im Sommer 2018 trockengefallene Wasserfläche im Polder Zarnekow, einem der Untersuchungsstandorte. In den folgenden Wochen hat sich auf der Fläche rasch neue Vegetation angesiedelt und dabei effektiv Kohlendioxid gespeichert. Foto: Mathias Zöllner, GFZ

Neue Studie in Kooperation der Universität Rostock und des Deutschen Geo-Forschungszentrums Potsdam zeigt unerwartete Auswirkungen der Dürre auf wiedervernässte Moore. Zeitweiliges Trockenfallen kann die langfristige Entwicklung der Zielvegetation beschleunigen. Zudem kann der schnelle Zuwachs an Biomasse den trockenheitsbedingten Anstieg der Kohlendioxidemissionen ausgleichen. Das berichten Forschende der Universität Rostock im Fachjournal Philosophical Transactions of the Royal Society Biology Series (DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2019.0685).

Quelle: Uni Rostock

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07. Sep 2020

Klima-Sensivität während des Eozäns

Fossile Planktonschalen aus dem Eozän. Die größten Exemplare messen bis zu einem Millimeter. Abbildung: Paul Pearson, Cardiff University

Um bessere Prognosen für die Klimaerwärmung in den kommenden Jahrzehnten treffen zu können, sind Erkenntnisse über Klimaveränderungen vergangener Epochen oft sehr ausschlussreich. Ein Team aus Forschenden vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel sowie britischer und amerikanischer Einrichtungen hat sich genauer der Epoche des Eozäns vor mehr als 30 Millionen Jahren beschäftigt, als die globalen Durchschnittstemperaturen ungefähr 14 Grad höher waren als heute. Das Ergebnis der Untersuchung zeigt: Der Einfluss von Kohlendioxid auf eine warme Erde könnte noch größer sein als bisher angenommen. Das berichten die Forschenden im Fachmagazin Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-17887-x).

Quelle: GEOMAR

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04. Sep 2020

Luftverschmutzung macht Blütenduft für Falter unattraktiv

Ein Tabakschwärmer trinkt Nektar aus einer Blüte der Tabakart Nicotiana alata. Foto: Anna Schroll

Ein Team von Forschenden hat die Wirkung von Luftverschmutzung und hohen Ozonwerten auf die chemische Kommunikation zwischen Blüten und ihren Bestäubern analysiert. Demnach mögen Tabakschwärmer den Duft ihrer ansonsten bevorzugten Blüten nicht mehr, wenn er durch Ozon verändert worden war. Das giftige Oxidationsmittel stört damit die Wechselwirkung zwischen einer Pflanze und ihrem Bestäuber, die sich über Millionen von Jahren im Laufe der Evolution entwickelt hat. Allerdings sind die Falter in der Lage schnell zu lernen, dass auch weniger angenehm duftende Blüten nahrhaften Nektar verheißen können, wie die Forschenden des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena und der Universität Virginia, USA im Fachmagazin Journal of Chemical Ecology (DOI: 10.1007/s10886-020-01211-4).

Quelle: MPI für Chem. Ökologie

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04. Sep 2020

CRISPR/Cas: Vererbung lässt sich nun gezielt bei Pflanzen steuern

Eine Inversion (links) bei der Ackerschmalwand (Hintergrund) lässt sich mit CRISPR/Cas rückgängig machen (Mitte), um den Austausch von Genen (rechts) im betroffenen Abschnitt wiederzubeleben. Abbildung: Michelle Rönspies, KIT

Wesentliche Fortschritte für die Pflanzenzüchtung verspricht eine neue Anwendung der molekularen Schere CRISPR/Cas: Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es Forschenden um den Molekularbiologen Holger Puchta gelungen, mit CRISPR/Cas die Abfolge der Gene innerhalb eines Chromosoms zu verändern. Sie demonstrierten anhand einer weit verbreiteten Chromosomenveränderung in der Modellpflanze Ackerschmalwand weltweit erstmals, wie sich Umkehrungen der Genabfolge rückgängig machen lassen und Vererbung sich so gezielt steuern lässt. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-18277-z) publiziert.

Quelle: KIT

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01. Sep 2020

Teufelszwirn nutzt das Blühsignal seiner Wirtspflanze für die Blütenbildung

Der parasitischer Teufelszwirn (Cuscuta australis) umwickelt seinen Wirt. Foto: Jingxiong Zhang, Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, China

Ein Forschungsteam schildert im Fachmagazin PNAS (DOI: https://www.doi.org/10.1073/pnas.2009445117) wie der parasitische Teufelszwirn Cuscuta australis seine Blütenbildung steuert. Wie die Forschenden der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena
zeigten, fängt der wurzel- und blattlose Vollschmarotzer die Blühsignale seiner Wirtspflanzen ab, um seinen eigenen Blühmechanismus zu aktivieren. Die mit der jeweiligen Wirtspflanze synchronisierte Blüte sorgt dafür, dass der Parasit lange genug auf seinem Wirt wachsen kann, um die optimale Menge an Samen auszubilden und sich fortzupflanzen.

Quelle: MPI für chem. Ökologie

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31. Aug 2020

Genome zentraler landwirtschaftlicher Unkräuter veröffentlicht

Grünähriger Fuchsschwanz. Foto: Steve Bowe

Sie gehören zu den problematischsten landwirtschaftlichen Unkräutern mit erheblichen volkswirtschaftlichen Folgen in der Agrarproduktion weltweit: Palmer Amaranth sowie der Warzenfrüchtige und der Grünährige Fuchsschwanz. Forschende der Universität Illinois und des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie in Tübingen haben vor einer Woche die bisher umfassendsten Genom-Informationen für diese drei Unkräuter in der Fachzeitschrift Genome Biology and Evolution (DOI: https://doi.org/10.1093/gbe/evaa177) veröffentlicht. Das ermöglicht gezielte und ökologisch nachhaltige Anwendungen für die Landwirtschaft zu entwickeln.

Quelle: MPI für Entwicklungsbiologie

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31. Aug 2020

Pflanzenschädling aus Ostasiatien erstmals in Deutschland entdeckt

Vom Pilz Peronospora aquilegiicola befallene Akelei-Pflanze. Foto und (c): Thomas Brand

Deutschlands Gärten und Parks droht eine neue Gefahr: Forschende der Senckenberg-Institution haben in einem Garten in Niedersachsen erstmals an Akeleien den aggressiven Pflanzenschädling Peronospora aquilegiicola nachgewiesen. Das geht aus einer kürzlich in der Fachzeitschrift Mycological Progress veröffentlichten Studie (DOI: https://doi.org/10.1007/s11557-020-01596-2) hervor. Der ‚Falsche Mehltau‘ befällt ausschließlich Akeleien, bei denen er zum Absterben der Pflanze führt. Der Pflanzenschädling kommt ursprünglich aus Ostasien und war bislang in Europa nur in Großbritannien aufgetaucht. Dort hat er die beliebten Zierpflanzen in öffentlichen Parks bereits großflächig vernichtet.

Quelle: Senckenberg

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31. Aug 2020

Langzeitstudie: Pflanzen können sich zwar an Klimawandel anpassen, aber nicht vollständig

Eine Pflanzenart kann sich im Laufe der Evolution weiterentwickeln und ihren Umgang mit Wassermangel an neue Umweltbedingungen anpassen. Das ist das Ergebnis einer Zehn-Jahres-Experiment in Israel,  an der Juliette de Meaux, Professorin an der Universität Köln und Mitglied des Exzellenzclusters CEPLAS, beteiligt war. Die in Tübingen geleitete Studie wurde gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Münster und Hildesheim ausgewertet und unter dem Titel Rapid adaptive evolution to drought in a subset of plant traits in a large-scale climate change experiment in der Fachzeitschrift Ecology Letters (DOI: https://doi.org/10.22541/au.159231512.24779850) veröffentlicht.

Quelle: Universität zu Köln

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27. Aug 2020

Schnelle Pflanzen-Evolution unter Klimawandel

Das Brillenschötchen (Biscutella didyma). Foto: Martina Petrů

Bestimmte Pflanzenarten können unter Dürre sehr schnell evolvieren. Das bedeutet, dass die Pflanzen veränderte Eigenschaften unter neuen Umweltveränderungen in ihren Genen festschreiben und diese weitervererben können. Das hat ein Forschungsteam um Professorin Katja Tielbörger mit weiteren Kolleginnen und Kollegen der Eberhard Karls Universität Tübingen sowie den Universitäten Hildesheim, Münster und Köln in einer neuen Studie belegt. Allerdings waren die Pflanzen im Experiment nicht in der Lage, alle wichtigen Merkmale schnell und dauerhaft an den Wassermangel anzupassen. Die Studie publizierten die Forschenden in der Fachzeitschrift Ecology Letters (DOI: https://doi.org/10.22541/au.159231512.24779850).

Quelle: Universität Tübingen

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26. Aug 2020

Wie Pflanzen Angriffe von Mikroben abwehren

Ein internationales Konsortium unter der Leitung von Professor Cyril Zipfel von der Universität Zürich (UZH) hat nun einen lang gesuchten Faktor dieses pflanzlichen Immunsystems identifiziert: Bei Kontakt mit Mikroben veranlasst ein Kalziumkanal, dass sich die winzigen Poren auf der Blattoberfläche schliessen. Dieser Abwehrmechanismus könnte helfen, gegen Krankheitserreger resistente Nutzpflanzen zu entwickeln. Ihre Ergebnisse publizierten die Forschenden im Fachmagazin Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-020-2702-1).

Quelle: UZH

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24. Aug 2020

Strigolactone machen Tabak widerstandsfähiger gegen Rüsselkäfer

Die Larve des Rüsselkäfers Trichobaris mucorea im Stängel einer Nicotiana attenuata Pflanze. Foto: Anna Schroll

Forschende hat herausgefunden, dass Pflanzenhormone der Gruppe der Strigolactone in der wilden Tabakart Nicotiana attenuata für die Feinabstimmung bei der Produktion von Abwehrstoffen im Stängel sorgt. Entscheidend ist dafür das Wechselspiel mit anderen an der Pflanzenabwehr beteiligten Hormonen. Pflanzen, die keine Strigolactone mehr bilden können, haben auch veränderte Gehalte an Jasmonaten und Auxinen und infolgedessen eine verringerte Abwehr gegenüber den stängelbohrenden Larven des Rüsselkäfers Trichobaris mucorea. Ihre Ergebnisse publizierte das Team von Forschenden am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena in Zusammenarbeit mit Kooperationspartnern in China und Korea im Fachmagazin PLOS Biology (DOI: http://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000830).

Quelle: MPI f. Chemische Ökologie

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24. Aug 2020

Biodiversitäts-Exploratorien sind valides Szenario

Luftaufnahme des Jena Experiments in Thüringen. Foto und (c): Jena Experiment

Ein Großteil der Erkenntnisse darüber, wie die Menschheit von biologischer Vielfalt profitiert, stammt aus Biodiversitätsversuchsflächen. Kritiker*innen bemängeln seit langem, dass dort Artengemeinschaften wachsen, die in der Natur nicht vorkommen. Senckenberg-Forschende haben daher in einer Studie zum Zusammenhang zwischen biologischer Vielfalt und Ökosystem-Leistungen unrealistische Versuchsflächen identifiziert und in der Analyse ausgespart. Trotzdem änderten sich die Ergebnisse kaum. Dies belege, dass die aus den Versuchsflächen erlangten Erkenntnisse zur biologischen Vielfalt als essentielle Lebensgrundlage der Menschheit valide seien, schreibt das Team im Fachjournal Nature Ecology & Evolution (https://www.nature.com/articles/s41559-020-1280-9).

Details: Senckenberg

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17. Aug 2020

Vom Massenaussterben Perm-Trias-Grenze für Zukunft lernen

Eine neue Publikation in Nature Geoscience (https://www.nature.com/articles/s41561-020-0622-1) beschreibt die Kausalketten zwischen Umweltveränderungen und Massenaussterben an der Perm-Trias-Grenze vor etwa 250 Millionen Jahren. Die Autoren vermuten, dass Vulkanismus und der damit verbundene erhöhte Phosphoreintrag vom Land dem Auslöschungsereignis vorausging. Ein komplizierter chemischer Prozess entfernte zunächst wirksam Phosphor aus dem Meerwasser. Die eigentliche Katastrophe wurde verzögert und trat erst ein, als ein kritischer Schwellenwert erreicht wurde, so dass die vorherige effiziente Entfernung von Phosphor aus dem Meerwasser zum Stillstand kam. Das System geriet außer Kontrolle, der Sauerstoffverbrauch und die Ansammlung von tödlichem Schwefelwasserstoff nahm zu. Diese neue Sicht auf die kaskadenförmige Umweltzerstörung am Ende des Perm ist eine langwierige Abfolge von Ereignissen - zunächst mit nur schwachen Veränderungen, die sich aber schließlich bis zur endgültigen Katastrophe aufbauten. Aus dieser Studie können Forschende aller Fachrichtungen und die Gesellschaft einen Eindruck gewinnen, was mit der biologischen Vielfalt unter der vorhergesagten globalen Erwärmung in nächster Zukunft geschehen könnte, berichtet das Museum für Naturkunde (MfN) in Berlin.

Quelle: MfN

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14. Aug 2020

Wie Rispenhirse in der Bronzezeit auf den Speisezettel gelangte

Wiebke Kirleis bei der Ernte von Rispenhirse Panicum miliaceum im Freilichtmuseum Archäologisch-Ökologisches Zentrum Albersdorf (AÖZA), Norddeutschland Foto und (c): Angelika Hoffmann, UFG Kiel

Nicht nur Metalle, hierarchische Gesellschaften und befestigte Siedlungen: In der Bronzezeit beeinflusste auch ein neues Lebensmittel die ökonomischen Transformationen vor ca. 3500 Jahren. Dies belegen häufige archäologische Funde von Überresten der Rispenhirse (Panicum miliaceum L.). Eine Studie des Sonderforschungsbereichs SFB 1266 „TransformationsDimensionen – Mensch-Umwelt Interaktion in prähistorischen und archaischen Gesellschaften“ an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) wurde im Fachjournal Scientific Reports veröffentlicht (DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-70495-z). Sie zeigt, wie Rispenhirse im bronzezeitlichen Europa auf den Speisezettel rückte.

Quelle: CAU

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14. Aug 2020

Stoffwechsel-Änderungen live: neues Verfahren der "in-vivo-Biosensorik"

Junger Arabidopsis thaliana-Keimling der in seinen Zellen den fluoreszenten Biosensor trägt. Die Falschfarben-Abbildung stellt den Redoxzustand des NAD Pools in den Zellen und Geweben dar. Regenbogenskala von blau (oxidierter NAD Pool). Aufnahme: Janina Steinbeck, Plant Energy Biology Lab

Um zu verstehen, wie Stoffwechselprozesse in Pflanzen funktionieren, untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) unter Beteiligung der Universität Bonn Schlüsselmechanismen der Regulation des Energiestoffwechsels. Das neue Verfahren der "in-vivo-Biosensorik" erlaubt es ihnen nun erstmals, in Echtzeit zu verfolgen, wie sich Umweltveränderungen auf den zentralen Stoffwechsel in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana auswirken. Die Studie hat das Team um Prof. Dr. Markus Schwarzländer als Vorab-Publikation in der Fachzeitschrift The Plant Cell (DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.20.00241) publiziert.

Quelle: WWU

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13. Aug 2020

Regenwald: Schnellere Regeneration dank aktiver Renaturierung

Einst fast dem Erdboden gleichgemacht, jetzt wieder reicher Regenwald: Seit fast 25 Jahren begleiten Forscher die Entwicklung eines wiederhergestellten Waldgebietes bei Sabah in Borneo. Foto: Sonny Royal, SEARRP

Um auf Rodungsflächen ehemaliger Tropenwälder möglichst schnell viel Biomasse aufzubauen, ist es zielführender, die Wälder aktiv wiederherzustellen als sie sich natürlich regenerieren zu lassen. Das zeigt ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung Wissenschaftler*innen der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) anhand einer Langzeitstudie auf Borneo. Sie publizierten ihre Ergebnisse im Fachjournal Science (https://science.sciencemag.org/content/369/6505/838).

Quelle: ETH

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11. Aug 2020

Waldschutz ist besser für Klima als Holznutzung

Internationale wissenschaftliche Studien zeigen, dass alte Naturwälder wichtige Speicher und Senken von Treibhausgasen sind. Foto: Pierre L. Ibisch

Drei Studien widerlegen nun eine Studie des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie. Das MPI für Biogeochemie in Jena publizierte im Februar 2020 eine Studie, die zeigen sollte, dass nachhaltig bewirtschaftete Wälder das Klima besser schützen als unbewirtschaftete Wälder. Der wichtigste Beitrag nachhaltiger Wirtschaftswälder der gemäßigten Klimazone sei das Ersetzen fossiler Brennstoffe durch die energetische Nutzung von Holz. Die Befunde der in Global Change Biology – Bioenergy veröffentlichten Studie von Professor Ernst-Detlef Schulze und Kolleg*innen wurden nunmehr durch drei unabhängig voneinander entstandene Publikationen in derselben Zeitschrift widerlegt. Eine europäisch-amerikanische Gruppe (Zoltán Kun und Kolleg*innen) sowie drei Wissenschaftler*innen aus den USA und Australien (Mary Booth und Kolleg*innen) wiesen nach, dass die Schlussfolgerungen des Artikels auf ungeeigneten Annahmen und Berechnungen beruhen. Ein Autor*innen-Kollektiv der Naturwald Akademie, der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE) sowie von Wohllebens Waldakademie zeigt nun in ihrer Publikation, dass die Behauptung, die Bewirtschaftung von Wäldern sei besser für den Klimaschutz als ihr Schutz, außerdem auf falschen Daten und auf Rechenfehlern beruht. Das HNEE nennt alle vier beteiligten Studien.

Quelle: HNEE

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11. Aug 2020

Pilz bietet Schutz gegen bakteriellen Angreifer von Algen

Die Mikroskopaufnahme zeigt die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii (grün) und den Pilz Aspergillus nidulans (fadenförmig). Aufnahme: Mario Krespach, Leibniz-HKI

Bakterien der Gattung Streptomyces bilden zahlreiche Wirkstoffe, die ihr Überleben in der Natur sichern und dabei helfen, Nahrungskonkurrenten fernzuhalten. So sind die von manchen Streptomyceten gebildeten Azalomycine antimikrobiell aktiv und schädigen auch Zellen höherer Organismen, darunter die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii. Die Alge geht aktiv eine Partnerschaft mit dem Schimmelpilz Aspergillus nidulans ein und ist damit vor der Schadwirkung durch Azalomycin F geschützt. Ein Forschungsteam aus Jena um um Axel Brakhage, Christian Hertweck und Maria Mittag vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (Leibniz-HKI) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat sich das komplexe Wechselspiel zwischen Bakterium, Pilz und Pflanze genauer untersucht und seine Ergebnisse im Fachmagazin ISME Journal (DOI: https://doi.org/10.1038/s41396-020-0731-2) veröffentlicht.

Quelle: Leibniz-HKI

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11. Aug 2020

Gluten im Weizen: Was sich nach 120 Jahren Züchtung verändert hat

Weizen ist eine der wichtigsten Kulturpflanzen. Foto: Katharina Scherf, Leibniz-LSB@TUM

Wie groß sind die Unterschiede im Glutengehalt zwischen alten und neuen Weizenzüchtungen wirklich? Dazu untersuchte das Team um Katharina Scherf am Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie (Leibniz-ISB) den Eiweißgehalt von 60 bevorzugten Weizensorten aus der Zeit zwischen 1891 und 2010. Möglich machte dies das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben (IPK). Das IPK verfügt über ein umfangreiches Saatgutarchiv. Aus diesem wählten die Forschenden für jedes Jahrzehnt der betrachteten 120 Jahre jeweils fünf führende Weizensorten aus. Um vergleichbare Proben zu generieren, bauten sie die verschiedenen Sorten in den Jahren 2015, 2016 und 2017 unter jeweils gleichen geografischen und klimatischen Bedingungen an. Wie Analysen des Wissenschaftlerteams zeigen, enthalten moderne Weizensorten insgesamt etwas weniger Eiweiß als alte. Der Glutengehalt blieb dagegen über die letzten 120 Jahre konstant, wobei sich die Zusammensetzung des Glutens jedoch leicht veränderte. Während der Anteil der kritisch gesehenen Gliadine um rund 18 Prozent sank, stieg im Verhältnis der Gehalt der Glutenine um etwa 25 Prozent an. Darüber hinaus beobachteten die Forschenden, dass mit einer höheren Niederschlagsmenge im Erntejahr auch ein höherer Glutengehalt der Proben einherging. Ihre Studie veröffentlichte das Team im Fachjournal Journal of Agricultural and Food Chemistry (DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c02815).

Quelle: Leibniz-ISB

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10. Aug 2020

Blaulichtschalter aus Algen steuert elektrische Erregung von Pflanzen

Durch Lichtimpulse lassen sich nun elektrische Erregungen in Pflanzen auslösen. Mit der neu entwickelten optogenetischen Methode "können wir erstmals nicht-invasiv untersuchen, wie elektrisch basierte zelluläre Kommunikationswege in Pflanzen auf molekularer Ebene funktionieren und wie die Pflanze diese elektrischen Signale nutzt, um auf extreme Temperaturschwankungen, Insektenbefall oder andere Stressfaktoren zu reagieren“, sagt Prof. Dirk Becker von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg. Die Forschenden verwenden dafür eine Kanalrhodopsin-Variante, die durch Blaulicht angeschaltet wird und dann Protonen in die Zelle leitet. „Über die Beleuchtungsstärke, Dauer und Häufigkeit der Blaulichtpulse haben wir die Form der Membrandepolarisation gesteuert und die Repolarisationsreaktion der Pflanzenzelle detailliert analysiert“, berichtet Becker. Wie sich zeigte, erfolgt die Repolarisation maßgeblich durch ATP-getriebene Membranpotential-sensitive Protonenpumpen, ein Mechanismus, der sich grundlegend von den in Tieren unterscheide. Ihre Studie veröffentlichten die Forschenden in der Fachzeitschrift PNAS early (https://www.pnas.org/content/early/2020/08/05/1922319117).

Quelle: Uni Würzburg

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06. Aug 2020

Neue Viren in Birken und anderen Bäumen entdeckt

Blätter einer von mehreren Viren befallenen Birke. Foto: Carmen Büttner, HU Berlin

In heimischen Bäumen, haben Forschende neue Viren entdeckt. Mit Hilfe moderner Sequenzierungstechnologien gelang es ihnen, Virome (also Ansammlungen von Viren, die in einem bestimmten Wirt oder Ökosystem anzutreffen sind) in Birken aus Deutschland und Finnland zu entschlüsseln. Die Bäume zeigten Symptome der Birkenblattrollkrankheit (birch leaf roll disease, BRLD). In den erkrankten Birken wurden insgesamt fünf Viren nachgewiesen, von denen drei bislang unbekannt waren. Aber nicht nur die fünf verschiedenen Virusarten sorgten für eine Vielfalt der in einzelnen Bäumen aufgespürten Virusgemeinschaften, es traten auch Varianten der gleichen Art auf. Es gelang darüber hinaus erstmals, Emaraviren in Sorbus-Hybriden wie Karpatiosorbus × hybrida in Finnland nachzuweisen, also in Hybriden zwischen Elsbeere und der Echten Mehlbeere. Ihre Ergebnisse publizierten die Forschernden um Prof. Carmen Büttner von der Humboldt-Universität zu Berlin vor kurzem im Fachmagazin Plos one (DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221834).

Quelle: HU Berlin

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05. Aug 2020

Neuguinea verfügt über die reichste Inselflora der Welt

Blick auf Wald und Berge, aufgenommen vom Lae-Madang-Highway in der Provinz Morobe, Papua-Neuguinea. Foto: Zacky Ezedin

Die größte Pflanzenvielfalt der Welt findet sich auf der Insel Neuguinea. Dies zeigt eine breit angelegte Studie unter Federführung der Universität Zürich: Ein internationales Team trug eine Liste mit fast 14.000 Arten aus Online-Katalogen zusammen und liess sie von Pflanzenexpertinnen und -experten überprüfen. Die grösste Tropeninsel der Welt umfasst ein komplexes Mosaik von Ökosystemen – vom Tiefland-Dschungel bis zum hochgelegenen Grasland mit Berggipfeln höher als der Mont Blanc. Unter der Leitung des Postdoktoranden Rodrigo Cámara-Leret haben nun 99 Wissenschaftler*innen aus 56 Institutionen und 19 Ländern die erste, geprüfte Liste zu 13’634 Gefässpflanzenarten Neuguineas und der umliegenden Inseln erstellt und im Fachmagazin Nature (DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2549-5) publiziert.

Quelle: Uni Zürich

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30. Jul 2020

Schalter für Knospenruhe bei Äpfeln identifiziert

Forschende haben ein Gen identifiziert, welches für die Winterruhe bei Äpfeln von zentraler Bedeutung ist. Mit Hilfe dieses Wissens könnten künftig neue Sorten gezüchtet werden, die besser vor den negativen Auswirkungen des Klimawandels geschützt werden. Das Team des des Forschungs- und Innovationszentrums der Edmund Mach-Stiftung im italienischen San Michele all’Adige und des Julius Kühn-Instituts (JKI) publizierte die Studienergebnisse im Fachmagazin Frontiers in Plant Science (DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2020.01003). Die Ergebnisse können helfen, den Obstbau an den Klimawandel anzupassen. Denn "in vielen Regionen Deutschlands beobachten wir derzeit, dass Apfelbäume infolge der Klimaerwärmung bis zu zwei Wochen früher ihre Winterruhe beenden und blühens“, sagt Prof. Dr. Henryk Flachowsky, Leiter des JKI-Instituts für Züchtungsforschung an Obst. In dieser Zeit treten vielerorts aber auch noch Nachtfröste mit Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt auf. Die Folge sind Frostschäden an den Blüten, die zu Ertragseinbußen führen.

Quelle: JKI

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29. Jul 2020

Genetischer Schlüssel zum gesunden Tee

Frisch gepflückte Teeblätter. Das chinesisch-deutsche Forscherteam analysierte mehr als 200 verschiedene Sorten und identifizierte deren Genvarianten. Foto: Weiwei Wen, Huazhong Agricultural University

Forschende der Huazhong Agricultural University of Wuhan (China), des Forschungszentrums Jülich, der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf sowie des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie Potsdam-Golm haben jetzt das Genom eines alten Teebaums (Camellia sinensis) aufgeklärt und mehr als 200 verschiedene Teesorten analysiert. Das Genom bildet nun die Grundlage, um die Biosynthese nützlicher Naturstoffe weiter zu erforschen. Die Studie wurde von der Pflanzenforscherin Prof. Weiwei Wen aus Wuhan geleitet. Auf deutscher Seite arbeitete der Jülicher Genomforscher Prof. Björn Usadel im Rahmen der internationalen Initiative Bioökonomie des BMBF mit dem Experten für pflanzliche Stoffwechselprozesse Prof. Alisdair Fernie aus Potsdam-Golm zusammen. Ihre Ergebnisse stellen sie im Fachmagazin Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-17498-6) vor.

Quelle: FZ Jülich

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29. Jul 2020

Schlimmer als gedacht: Rückgang der Artenvielfalt durch Habitatverluste unterschätzt

Luftaufnahme eines Waldstückes im brasilianischen atlantischen Regenwald, der von Zuckerrohr umgeben ist. Foto: Mateus Dantas de Paula

Mittlerweile ist es auch in der Politik angekommen: Um das Aussterben von Tieren und Pflanzen zu verringern, müssen deren Lebensräume geschützt und wiederhergestellt werden. Doch die entsprechenden politischen Maßnahmen stützen sich oft auf Vorhersagen durch ein einfaches theoretisches Modell, das beschreibt, wie sich die Artenzahl im Verhältnis zum vorhandenen Lebensraum verändert. Eine neue Studie im Fachmagazine Nature (https://doi.org/10.1038/s41586-020-2531-2) zeigt nun, dass dieses Standard-Modell unterschätzt, wie viele Arten tatsächlich auf lokaler Ebene aussterben.

Quelle: iDiv

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27. Jul 2020

Die wundersame Reise kleiner RNA-Stücke

Small interfering RNA (siRNA) von zwei Dutzend Basenpaaren Länge übermitteln die RNA-Interferenz über weite Distanzen. Grafik: David Goodsell, pdb101.rcsb.org / CC BY 4.0

Schon seit längerem ist bekannt, dass die RNA-​Interferenz Gene in entfernten Zellen stummschaltet. Nun weisen ETH-​Forschende erstmals eindeutig nach, dass kurze doppelsträngige RNA-​Schnipsel in Pflanzen die Kuriere sind, welche die RNA-​Interferenz über weite Entfernung übermitteln. Das Forschungsteam um Olivier Voinnet von der ETH Zürich veröffentlichten seine Ergebnisse im Fachjournal Nature Plants (DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-020-0687-2).

Quelle: ETH Zürich

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27. Jul 2020

Europäischer Mais zeigt die verborgenen Unterschiede innerhalb einer Art

Erstmals entschlüsselten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das europäische Mais-Genom. Dazu analysierten sie vier verschiedene europäische Maislinien mithilfe moderner Sequenzierungstechnologien und Ansätzen aus der Bioinformatik. Die Ergebnisse verglichen sie mit zwei Linien aus Nordamerika. Die Forscherinnen und Forscher fanden ausgeprägte Unterschiede in Gengehalt und in der Genomstruktur dieser Linien – und dies nach nur einigen hundert bis tausend Jahren der Trennung. Im Vergleich mit nordamerikanischen Maislinien entdeckten sie Unterschiede, die möglicherweise zum Heterosis-Effekt beitragen. Ihre Ergebnisse publizierten die Forschenden unter Leitung des Helmholtz Zentrums München in Zusammenarbeit mit der TUM School of Life Sciences, dem Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), der Universität Bonn und der KWS SAAT SE im Fachmagazin Nature Genetics (DOI: https://doi.org/10.1038/s41588-020-0671-9).

Quelle: Helmholtz Zentrum München

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22. Jul 2020

Extreme Umweltbedingungen führen zu massiver Umverteilung der globalen Artenvielfalt

Globale Verteilung der biologischen Vielfalt vom Oberperm bis zum Mitteltrias. Grafik und (c): Song, H. et al.

Die biologische Vielfalt ist weltweit nicht gleichmäßig verteilt, sondern die meisten Arten leben in den Tropen, so dass die Anzahl der Arten Richtung Nord- und Südpol abnimmt. Dies gilt allerdings nicht für den Zeitraum von vor 252 bis 247 Millionen Jahren, wie Fossilien zeigen. Die Senckenberg-Wissenschaftlerin Dr. Shan Huang berichtet im Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1918953117), dass die biologische Vielfalt damals global gleichmäßiger verteilt war, weil extreme Umweltveränderungen und ein Massenaussterben zusammenwirkten. Die Studie belegt, dass ein schneller Klimawandel die globale Verteilung der biologischen Vielfalt maßgeblich verändern wird.

Quelle: Senckenberg

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21. Jul 2020

Zielgerichtete Mutagenese bei Weizen nach Übertragung von CRISPR-RNA und Cas-Endonuklease durch Bestäubung mit Mais

Zielgerichtete Mutagenese bei Weizen nach Übertragung von CRISPR-RNA und Cas-Endonuklease durch Bestäubung mit Mais. Grafik: IPK

Die neuen Methoden der zielgerichteten - und damit punktgenauen - Mutagenese erleichtern die Erforschung von Genfunktionen und können den Fortschritt der Pflanzenzüchtung enorm beschleunigen, indem neue, genspezifische Biodiversität erzeugt oder aber bekannte Genvarianten in anderen Zuchtlinien reproduziert werden. Allerdings ist die Anwendung der gezielten Mutagenese bei Weizen aufgrund der hohen Komplexität seines Erbgutes und der stark von der verwendeten Zuchtlinie abhängigen DNA-Transfermethoden eine besondere Herausforderung. Forschende vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben zeigen im Fachmagazin Plant Biotechnology Journal (DOI: https://doi.org/10.1111/pbi.13415), wie eine punktgenaue Mutagenese durch artenübergreifende Bestäubung von Weizen mit CRIPR-RNA/Cas-Endonuklease-transgenem Mais in beliebigem Weizenzuchtmaterial erreicht werden kann.

Quelle: IPK (pdf)

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15. Jul 2020

Waldföhren haben ein ökologisches Gedächtnis

Im Pfynwald bewässern WSL-Wissenschaftler*innen seit 2003 mehrere Waldparzellen. Bei einem Teil davon wurde die Bewässerung nach 11 Jahren wieder gestoppt. Foto: Reinhard Lässig, WSL

Bewässerten Waldföhren im trockenen Pfynwald (Kanton Wallis, Schweiz) wurde nach 11 Jahren das Wasser wieder abgedreht. Die Reaktion der Bäume darauf überraschte die internationale Forschungsgruppe unter der Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL. Es zeigte sich, dass das Baumwachstum auch von vergangenen Bedingungen beeinflusst wird. Man könnte sagen, Bäume vergessen nicht, wie die Forschenden im Fachmagazin New Phytologist (DOI: https://doi.org/10.1111/nph.16582) berichten.

Quelle: WSL

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14. Jul 2020

Wie viele invasive Arten vertragen unsere Ökosysteme?

Wasserhyazinthe (Eichhornia crassipes) im Hartbeespoort-Stausee in Südafrika. Als Zierpflanze eingeführt hat sie sich mittlerweile auf allen Kontinenten mit Ausnahme der Antarktis ausgebreitet. Die Pflanze verändert den lokalen Wasserfluss, die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft und bietet Lebensräume für Moskitos, die als Hauptüberträger von Krankheiten fungieren. Foto und (c): Olga Ernst, Wikimedia, CC BY-SA 4.0

Schon 20 bis 30 Prozent mehr invasive Arten führen zu weltweiten dramatischen Biodiversitätsverlusten in der Zukunft. Zu diesem Schluss kommt die Studie eines internationalen Forscherteams unter der Leitung der Universität Wien und unter Beteiligung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung UFZ. Ursachen seien vor allem der zunehmende globale Warentransport, der Klimawandel und das wirtschaftliche Wachstum. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Global Change Biology (DOI: https://doi.org/10.1111/gcb.15199) veröffentlicht.

Quelle: iDiv

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13. Jul 2020

Wie sich die Artenvielfalt in Europa lokal verändert

Die über 6200 untersuchten Arten umfassen acht taxonomische Gruppen, darunter Insekten, Vögel und Blütenpflanzen. Foto: Senckenberg

Forschende haben mit einem internationalen Team die Ergebnisse einer einmaligen Zusammenstellung von 161 Langzeitmessreihen (15–91 Jahre) von 6200 marinen, terrestrischen und im Süßwasser lebenden Arten in 21 europäischen Ländern veröffentlicht. Die Wissenschaftler*innen vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt zeigen, dass sich lokale Biodiversitätstrends in Europa teilweise erheblich von globalen Mustern unterscheiden. Insbesondere die Zusammensetzung von Artengemeinschaften hat sich lokal stark verändert. Die Studie erscheint heute im Fachjournal Nature Communications und hat Auswirkungen auf die Erstellung von wirksamen Schutzkonzepten.

Quelle: Senckenberg

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13. Jul 2020

Asteriden: Verwandtschaft von Heidekraut und Tomate geklärt

Der „Deutsche“ Enzian (Gentiana germanica) ist nicht nur Alpenfreunden bekann. Foto: Maximilian Weigend, Uni Bonn

Die Asteriden umfassen rund 100.000 Blütenpflanzen, vom Heidekraut bis zur Tomate. Ihre Verwandtschaftsverhältnisse waren bislang noch nicht vollständig geklärt. Eine neue Studie der Universität Bonn, der Pennsylvania State University (USA) sowie der Fudan University (China) hat diese Wissenslücke nun ein Stück weit geschlossen. Es ist die weltweit detaillierteste Stammbaum-Analyse, die bislang für die Asteriden durchgeführt wurde. Ihre Ergebnisse erschienen am 11. Juli in der Fachzeitschrift Molecular Biology and Evolution (DOI: https://doi.org/10.1093/molbev/msaa160).

Quelle: Uni Bonn

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13. Jul 2020

Klimaziele der UN sind ökonomisch sinnvoll: Ambitionierter Klimaschutz zahlt sich aus

Klimaschutz ist nicht billig – aber Klimaschäden sind es auch nicht. Wie viel Klimaschutz ist also wirtschaftlich gesehen am sinnvollsten? Diese Frage hat Ökonomen jahrzehntelang beschäftigt, insbesondere seit dem Wirtschaftsnobelpreis 2018 für William Nordhaus, dessen Berechnungen nach eine Erwärmung um 3,5 Grad bis 2100 ein ökonomisch wünschenswertes Ergebnis sei. Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung hat nun die Computersimulation, die diesen Schluss gezogen hat, mit den neuesten Daten und Erkenntnissen aus Klima- und Wirtschaftswissenschaften aktualisiert und im Fachmagazin Nature Climate Change (https://www.nature.com/articles/s41558-020-0833-x) veröffentlicht.

Quelle: PIK

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10. Jul 2020

Venusfliegenfalle schnappt auch zu bei einer Berührung

Der Kraftsensor des Mikrorobotiksystems lenkt ein Sinneshaar aus, das Fangblatt wird durch die Sensoren der Kraftmessdose offen gehalten. Foto: Hannes Vogler, UZH

Blitzartig klappt die Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) ihre Fangblätter zusammen und fängt so Spinnen und Insekten. Ausgelöst wird die Falle, wenn Beutetiere die empfindlichen Sinneshaare zweimal innerhalb von 30 Sekunden berühren. Eine Studie der Universität Zürich (UZH) zeigt nun, dass auch eine einzelne langsame Berührung die Falle zuschnappen lässt – vermutlich um langsame Larven oder Schnecken zu fangen. "Entgegen der gängigen Ansicht reicht auch eine einzelne, langsame Berührung eines Sinneshaares aus, um zwei Impulse und damit das Zuschnappen auszulösen", sagt Ueli Grossniklaus, Direktor des Instituts für Pflanzen- und Mikrobiologie der UZH und Co-Letztautor der Studie, die im Fachmagazin PLOS Biology (DOI: 10.1371/journal.pbio.3000740) erschien.

Quelle: UZH

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10. Jul 2020

Klimawandel wird laubabwerfende Pflanzen in asiatischen Tropen zurückdrängen

In den asiatischen Tropen - wie in dieser Baumsavanne in Indien - wird bis zum Ende des Jahrhunderts im Mittel bis zu 23 Prozent mehr oberirdische holzige Biomasse wachsen. Foto und (c): Simon Scheiter

Durch höhere Kohlenstoffdioxidwerte in der Luft wachsen in den asiatischen Tropen bis zum Jahr 2100 mehr immergrüne Pflanzen als bisher; laubabwerfende Pflanzen hingegen gehen zurück. Zudem wird die Vegetation der Region in Zukunft stärker in die Höhe wachsen. Das ist das Ergebnis einer Simulation von Senckenberg-Wissenschaftler*innen die im Fachmagazin Global Change Biology (DOI: https://doi.org/10.1111/gcb.15217) erschienen ist. In Folge dieser Entwicklung entsteht in den asiatischen Tropen bis zum Ende des Jahrhunderts im Mittel bis zu 23 Prozent mehr oberirdische holzige Biomasse. Die Region könnte daher eine globale Kohlenstoffsenke sein, vorausgesetzt heutige Flächen mit natürlicher Vegetation werden nicht gerodet.

Quelle: Senckenberg

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09. Jul 2020

Neuer fleischfressender Sonnentau von Madagaskar

Die neu entdeckte Art Drosera arachnoides am Wuchsort auf Madagaskar. Foto: Fortunat Rakotoarivony, Missouri Botanical Garden, Madagascar Research and Conservation Program

Ein internationales Team von Botaniker*innen aus Madagaskar, Brasilien, Frankreich und der Botanischen Staatssammlung München (SNSB-BSM) hat eine neue fleischfressende Pflanze aus der Gattung Drosera (Sonnentau) entdeckt und beschrieben. Der Botaniker Dr. Andreas Fleischmann - Preisträger unseres Eduard-Strasburger-Preises von 2015 - entdeckte  Herbarscans, die auf den Seiten des Herbariums des US-amerikanischen Missouri Botanical Garden online gestellt wurden, sowie auf Fotos der Herbar-Belege in der Sammlung des Naturhistorischen Museums Paris. Die Untersuchung der gesammelten Herbar-Belege brachte dann eindeutig Klarheit. Die neue Art Drosera arachnoides kommt nur auf Madagaskar vor. Eine genaue Beschreibung der neuen Pflanzenart veröffentlichten die Wissenschaftler nun in der wissenschaftlichen Zeitschrift Plant Ecology and Evolution (DOI: https://doi.org/10.5091/plecevo.2020.1705).

Quelle: SNSB-BSM

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07. Jul 2020

Umweltfreundliche Alternative: Nährstoffe aus Algen

Mikroalgen könnten eine alternative Quelle für die gesunden Omega-3-Fettsäuren in der menschlichen Ernährung sein – und das umweltfreundlicher als beliebte Fischarten. Das zeigt eine neue Studie. "Wir wollten herausfinden, ob Mikroalgen, die in Deutschland in Photobioreaktoren produziert werden, eine umweltfreundlichere Quelle für wichtige Nährstoffe sein könnten als Fisch", sagt Susann Schade vom Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Die Studie erschien in der Fachzeitschrift Journal of Applied Phycology (DOI: https://doi.org//10.1007/s10811-020-02181-6) und gibt erste Hinweise auf die zu erwartenden Umwelteffekte, wenn Mikroalgen in Deutschland kultiviert würden.

Quelle: MLU

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07. Jul 2020

Proteinmodifikation: Acetyltransferasen als Doppelagenten

Die neu entdeckte Familie der Acetyltransferasen (GNAT) können zwei verschiedene Acetylierungen an Proteinsequenzen antreiben. Grafik und (c): Annika Brünje, Molecular Systems Biology

Forschende haben in Chloroplasten eine neue Familie bestimmter Acetyltransferasen (GNAT) entdeckt. Die Enzyme können zwei verschiedene Acetylierungen an Proteinsequenzen antreiben, berichtet das internationale Forschungsteam um die Münsteraner Professorin Iris Finkemeier sowie aus Finnland und Frankreich im Fachjournal Molecular Systems Biology (DOI: https://doi.org/10.15252/msb.20209464). Wie es berichtet, hat es acht neue Acetyltransferasen in Arabidopsis-Pflanzen identifiziert. Dabei machten die Wissenschaftler*innen eine überraschende Entdeckung: Die Enzyme sind in der Zelle auf doppelte Weise katalytisch aktiv – machen also auf unterschiedlichen Wegen Reaktionen möglich. Zuvor war angenommen worden, dass die verschiedenen Acetylierungen auch durch verschiedene Enzyme angetrieben werden. „Unsere Studie deckt eine ganz neue Komplexität innerhalb der Enzym-Maschinerie auf. Die Ergebnisse legen nahe, dass auch andere Enzyme in eukaryotischen Zellen solche ,Doppel-Aktivitäten‘ aufweisen können“, betont Studienleiterin Prof. Dr. Iris Finkemeier von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU). Mithilfe quantitativer Massenspektrometrie belegten sie darüber hinaus, dass die Enzyme sowohl bei der N-terminalen Acetylierung als auch der Lysin-Acetylierung aktiv sind und die Proteine entsprechend verändern.

Quelle: Uni Münster

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Pflanzenwurzeln der Arktis erhöhen Ausstoß von Treibhausgasen

Wie viel Kohlenstoff wird freigesetzt, wenn Permafrostböden in der Arktis auftauen? Dies können Klimamodelle noch nicht sicher vorhersagen. Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Universität Hamburg hat jetzt die Rolle von Pflanzenwurzeln untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass bis zum Jahr 2100 allein dieser Effekt 40 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus den vom Permafrost beeinflussten Böden freisetzen kann. Das berichten Forschende der Universität Hamburg im Fachmagazin Nature Geoscience (DOI: https://doi.org/10.1038/s41561-020-0607-0).

Quelle: Uni Hamburg

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