Artikel zur Kategorie Forschungsergebnis


29. Jul 2021

Teure Invasion: Nicht-heimische Arten verursachten Kosten von über 116 Milliarden Euro in EU

Senckenberg-Wissenschaftler*innen haben gemeinsam mit einem internationalen Team die durch invasive Arten entstandenen Kosten in Europa und Deutschland untersucht. In ihren heute im Fachjournal NeoBiota erscheinenden Studien zeigen sie, dass in den europäischen Ländern im Zeitraum 1960 bis 2020 Schäden von mehr als 116,61 Milliarden Euro durch nicht-heimische Arten entstanden sind, wie z.B. durch das Beifußblättrige Traubenkraut Ambrosia artemisiifolia, Wanderratten oder den Asiatischen Eschenprachtkäfer. In Deutschland sind es für denselben Zeitraum geschätzte 8,21 Milliarden Euro. Die Ausgaben verzehnfachten sich laut den Forschenden in jeder Dekade – zudem seien die realen Kosten wahrscheinlich um ein Vielfaches höher.

Quelle: Senckenberg

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28. Jul 2021

Biomarker für den Eichenwickler trotzenden Eichen entdeckt

Eichenwicklerlarve in einem Eichenblatt. Foto: Hilke Schröder, Thünen-Institut

In den Blättern der Stieleiche haben Forschende Biomarker entdeckt, die dem Eichenwickler widerstehen. Damit lässt sich zum einen vorhersagen, wie anfällig bestimmte Waldgebiete für einen Befall des Eichenwicklers sind, zum anderen können bei Aufforstungen gezielt widerstandsfähige Jungpflanzen herangezogen werden. Das berichten die Forschenden des Thünen-Instituts für Forstgenetik in Großhansdorf und des Helmholtz-Zentrums München, Abteilung für Experimentelle Umweltsimulation im Fachmagzin New Phytologist.

Quelle: Thünen-Institut

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26. Jul 2021

Pflanzen haben ein molekulares „Gedächtnis“

Arabidopsis-Keimlinge mit Priming bei moderaten Temperaturen und folgendem Hitzestress (44°C, links) im Vergleich zu Keimlingen mit Hitzestress ohne Priming (rechts). Aufnahme: Justyna Jadwiga Olas

Wie das Spross-Scheitel-Meristem auf Hitzestress reagiert, haben Forschende rund um Bernd Müller-Röber am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) und an der Universität Potsdam untersucht. Wie sie herausfanden, entwickelte es ein Stress-Gedächtnis. Aufgrund dieser Erinnerungsfähigkeit ist es in der Lage, besser auf einen weiteren nachfolgenden Stressor zu reagieren und tödliche Stress-Ereignisse sogar zu überleben. Demnach generiert das Spross-Scheitel-Meristem mit seinen Stammzellen ein eigenständiges, starkes Hitzestress-Gedächtnis auf Transkriptionsebene, unabhängig von anderen benachbarten Zellen. In einer umfassenden Gen-Expressionanalyse konnte die Forschenden verantwortliche Gene des Hitzestress-Gedächtnisses identifizieren. „Im Vergleich zu anderen Organen, wie den Blättern, konnten wir zeigen, dass im Meristem eine unabhängige, gewebespezifische Regulation vorliegt. Sowohl die Komponenten, als auch die Geschwindigkeiten der einzelnen Reaktionen unterscheiden sich stark von den Reaktionen in anderen Organen“, beschreibt Justyna Jadwiga Olas, Erstautorin der im Mai erschienenen Studie im Fachjournal Molecular Plant, die die Forschenden heute der Öffentlichkeit vorstellten.

Quelle: MPI-MP

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21. Jul 2021

Hirse-Biodiversität verspricht nachhaltigere Landwirtschaft

Perlhirse-Sorten können unterirdische Modifikationen bewirken, um unter Stressbedingungen zu überleben und die Produktivität in der Trockenregion zu erhalten. Sie passen sich ihrer Umgebung also an – wahre Überlebenskünstler! Foto und (c): Arindam Ghatak und MOSYS Lab

Verschiedene Perlhirse-Sorten haben variable Strategien, um gegenüber Dürre resistenter zu agieren: Das Getreide verzögert dabei die so genannte Nitrifikation. Das schildert ein internationales Team von Wissenschafter*innen um den Molekularbiologen Wolfram Weckwerth von der Universität Wien im Fachjournal Biology and Fertility of Soils. Ein besseres Verständnis dieses Prozesses verspricht zukünftig eine Minderung der landwirtschaftlich erzeugten Stickstoff-Belastung.

Quelle: Uni Wien

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21. Jul 2021

Große Artenvielfalt sorgt im Grünland für effiziente Phosphor-Nutzung

Artenreiches Grünland beherbergt auch im Boden viele Arten von Mikroorganismen, die im Zusammenspiel mit den Pflanzen die knappe Ressource Phosphor effizient nutzen. Dies fand die Geoökologin Professorin Yvonne Oelmann der Universität Tübingen gemeinsam mit einem internationalen Forschungsteam heraus. Für die Landwirtschaft könnten die Erkenntnisse ein Anreiz sein, die Artenvielfalt zu fördern. Denn Phosphor wird ins Grünland vielfach als kostenintensiver Dünger eingebracht, dessen Einsatz sich durch die Förderung der ober- und unterirdischen Artenvielfalt reduzieren ließe. Die Forschungsergebnisse hat Oelmann in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Grundlage dieser Untersuchung sind das „Jena Experiment“ und die Biodiversitätsexploratorien, in denen Forschende verschiedener Fachgebiete die Auswirkungen der Artenvielfalt (Jena Experiment) in Kombination mit der Landnutzung (Biodiversitätsexploratorien) in Grünlandökosystemen erforschen.

Quelle: Uni Tübingen

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14. Jul 2021

In Extrem-Sommern trägt Forstwirtschaft zur Erwärmung der Wälder bei

Lichte Kiefernplantage in Brandenburg. Foto: Pierre Ibisch

Die forstliche Nutzung hat einen erheblichen Einfluss auf das Kühlungsvermögen von Wäldern und damit auch auf ihre Empfindlichkeit im Klimawandel. Das zeigen Forschende der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE), der Leuphana-Universität in Lüneburg und der Freien Universität Berlin in der Fachzeitschrift Ecological Solutions and Evidence  . Die für die Studie verantwortliche Wissenschaftlerin Jeanette Blumröder der HNEE stellt fest: „Ein stärkerer Holzeinschlag und eine entsprechend größere Öffnung des Kronendachs treiben die Höchsttemperaturen im Wald in die Höhe. Damit wächst auch die Vulnerabilität, also die Empfindlichkeit und Verletzlichkeit, der Wälder im Klimawandel."

Quelle: HNEE

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14. Jul 2021

GWAS: Mehr ist nicht immer besser

Rund 125 Millionen Basenpaare umfasst das Erbgut der Ackerschmalwand. Ein Team der Uni Würzburg hat sich jetzt drei Millionen davon genauer angesehen. Foto: Arthur Korte

Je mehr Exemplare man in einer genomweiten Assoziationsstudie (GWAS) vergleicht, desto stärker sollten solche Verbindungen zwischen Genotyp und Phänotyp auffallen. Dass dem nicht so ist, zeigen Forschende um Arthur Korte, Juniorprofessur für evolutionäre Genomik an der Universität Würzburg, in der Fachzeitschrift Molecular Biology and Evolution. Dazu hatten sie fast 900 Arabidopsis-Pflanzen von ganz verschiedenen Standorten in Europa, von Südspanien bis Mittelschweden analysiert.

Quelle: Uni Würzburg

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14. Jul 2021

Mit KI künftigen Waldbränden auf der Spur

Wie zunehmende Waldbrände langfristig die Landschaft gravierend verändern, wird mittels KI untersucht. Foto und (c): Rupert Seidl, TUM

Mit steigenden Temperaturen nimmt das Risiko für verheerende Feuer in der Natur zu. Forschende der Technischen Universität München (TUM) nutzen Methoden der Künstlichen Intelligenz, um die langfristigen Auswirkungen von vermehrten Waldbränden auf Waldökosysteme abzuschätzen. In ihren Simulationen zeigen sie, wie sich der Yellowstone Nationalpark in den USA bis zum Ende des Jahrhunderts entwickeln könnte. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachmagazin Global Change Biology. Das Forschungsteam trainierte dazu ein tiefes neuronales Netzwerk (Deep Neural Network), das Verhalten eines komplexen Simulationsmodells möglichst gut zu imitieren. Das neuronale Netzwerk lernt dadurch, wie das Ökosystem auf verschiedene Umwelteinflüsse reagiert, kommt dabei aber mit einem Bruchteil der Rechenleistung aus, die für große Simulationsmodelle sonst aufgewendet werden müsste. „Wir können damit räumlich hoch aufgelöste Simulationen von Waldgebieten mit mehreren Millionen Hektar durchführen“, sagt Erstautor Dr. Werner Rammer.

Quelle: TUM

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12. Jul 2021

Neue Hecken schützen das Klima

Untersuchung einer Hasel-Hecke bei Nienburg/Saale, Sachsen-Anhalt. Foto: Sophie Drexler, Thünen-Institut

Eine auf Ackerland neu angepflanzte Hecke von 720 m Länge kann langfristig die gesamten Treibhausgas-Emissionen kompensieren, die ein Durchschnittsdeutscher innerhalb von 10 Jahren emittiert. Das zeigen Berechnungen in einer Meta-Studie, die am Thünen-Institut für Agrarklimaschutz in Braunschweig durchgeführt wurden. Durch die Einlagerung von Kohlenstoff in der Biomasse der Hecke und als Humus im Boden können neue Hecken Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre aufnehmen und klimaunschädlich machen. Allerdings sind nur Neu-Anpflanzungen klimawirksam, denn mit ihrer zunehmenden Biomasse erhöhen sie die Kohlenstoff-Speicherung in der Landschaft. Das berichten die Forschenden im Fachjournal Regional Environmental Change.

Quelle: Thünen-Institut

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12. Jul 2021

Transsexueller Seetang gibt Einblicke in die Mechanismen der Geschlechts-Differenzierung

Feminisierter männlicher Riesen-Tang (links) und männlicher Riesen-Tang (nicht feminisiert, rechts). Aufnahmen: MPI für Entwicklungsbiologie

Einen Stamm von Riesen-Tang, der genetisch männlich ist, aber phänotypisch als weiblich erscheint, haben Forschende am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen und ihre Kollaborationspartner*innen im Fachmagazin New Phytologist beschrieben. Der Tang-Stamm trägt das männliche V-Chromosom, erscheint aber überraschenderweise vornehmlich weiblich – obwohl ihm das U-Chromosom dafür fehlt. „Der genetisch männliche Riesen-Tang ist fast ununterscheidbar von einem weiblichen, und vor allem kann er sich sogar durch Parthenogenese fortpflanzen, was normalerweise den Weibchen vorbehalten ist“, sagt Susana Coelho, Hauptautorin der Studie. Coelho und ihr Team konnten die molekularen Mechanismen hinter diesem verblüffenden Phänomen identifizieren. Ihre Ergebnisse erlauben Rückschlüsse darauf, wie die sexuelle Entwicklung bei dieser Art auf molekularer Ebene eingeleitet wird.

Quelle: MPI für Entwicklungsbiologie

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09. Jul 2021

Studie: Genom-Editierung bei Lebensmitteln – wie reagieren Bürger?

Ein Forschungsteam der Universität Göttingen und der University of British Columbia in Vancouver (Kanada) hat untersucht, wie Bürgerinnen und Bürger in fünf verschiedenen Ländern auf verschiedene Anwendungen der Genom-Editierung in der Landwirtschaft reagieren, welche Anwendungen akzeptiert werden und wie Risiken und Nutzen der neuen Züchtungstechnologien eingeschätzt werden. Die Ergebnisse zeigen nur geringe Unterschiede zwischen den untersuchten Ländern (Deutschland, Italien, Kanada, Österreich und USA). In allen Ländern werden Veränderungen des Genoms bei Nutzpflanzen eher akzeptiert als bei Nutztieren. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Agriculture and Human Values erschienen.

Quelle: Uni Göttingen

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09. Jul 2021

Fernbedienung für Stomata

Fernsteuerung für die stomatäre Bewegung. Grafik: Lehrstuhl für Botanik I, JMU

Der Pflanzenforschung steht ein neues Werkzeug zur Verfügung: Im Journal Science Advances zeigt ein Forschungsteam, wie man die Stomata der Blätter durch Licht-Pulse schließen kann. Dazu hatten die Forschenden der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) einen lichtempfindlichen Schalter in die Schließzellen von Tabakpflanzen eingebaut, eine Technologie, die aus der Optogenetik stammt. Sie ist für tierische Zellen seit Jahren etabliert, für Pflanzenzellen steckt sie noch in den Kinderschuhen.

Quelle: JMU

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08. Jul 2021

Pflanzenreste auf dem Feld verrotten zu lassen ist gut für das Klima

Im Boden verrottende Pflanzen sind nicht nur als Kompost wertvoll. Tatsächlich spielen Pflanzenreste eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, den Kohlenstoff im Boden zu halten, was für die Reduzierung der CO2-Emissionen des Planeten wichtig ist. Zu diesem Ergebnis kommt eine im Fachmagazin Nature Communications erschienene Studie von Forschenden der Technischen Universität München (TUM) und anderen Institutionen. "Kleine Teile von abgestorbenen Pflanzen werden oft nur als Fast Food für Bakterien und Pilze im Boden gesehen. Wir haben gezeigt, dass Pflanzenreste tatsächlich eine größere Rolle bei der Bildung und Speicherung von Kohlenstoff im Boden spielen als bisher angenommen", sagt Kristina Witzgall, Wissenschaftlerin am Lehrstuhl für Bodenkunde an der TUM

Quelle: TUM

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07. Jul 2021

Starkregen und Hitze – Details zum Klimawandel auf Landkreis-Ebene

Die globale Erderwärmung schreitet voran. Längst ist die 1-Grad-Marke überschritten. Die Folgen sind auch in Deutschland spürbar: Die Zahl der Hitzetage etwa nimmt zu, Extremwetterereignisse werden häufiger. Doch wie sieht es konkret bis zum Ende des Jahrhunderts aus? Forschende des Climate Service Center Germany (GERICS), einer Einrichtung des Helmholtz-Zentrums Hereon, haben hierzu „Klimaausblicke“ für Regionen und Landkreise entwickelt. Damit stellen sie mögliche Klimaänderungen für die kommenden Jahrzehnte anhand von 17 Kennwerten bereit.

Quelle: hereon

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06. Jul 2021

Was Mangroven zu effizienten Kohlenstoffspeichern macht

In den Mangroven der Sundarbans. Foto: Annika Stalling, ZMT

Die Fähigkeit von Mangroven, große Mengen an CO2 und anderen Klimagasen als organisches Material einzulagern, hat ein zunehmendes Interesse an diesem Ökosystem geweckt. Doch wie müssen Mangrovenwälder beschaffen sein, um als Kohlenstoffspeicher besonders leistungsfähig zu sein? Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT) ging in einer Studie dieser Frage in den Sundarbans von Bangladesch nach. Die am 23. Juni in Nature Communications erschienene Studie, basiert auf einer Waldinventur: In 150 Waldparzellen wurde die Artenzusammensetzung der Mangrovenbestände erfasst. Wie das Forschungsteam herausfand, kann die Menge an gespeichertem Kohlenstoff zum einen durch die Artenvielfalt erklärt werden. Der wichtigste Faktor war jedoch eindeutig die Unterschiedlichkeit der Arten, die innerhalb einer Waldparzelle gemeinsam vorkommen: je unähnlicher die Baumarten, desto mehr Kohlenstoff wurde gespeichert. Die Vielfalt der Arteigenschaften spielte hingegen kaum eine Rolle.

Quelle: ZMT

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06. Jul 2021

Säure-Sensor in Arabidopsis entdeckt

Pflanzen nehmen Schaden, wenn sie für längere Zeit überflutet werden. Bild: Dorothea Graus, JMU Würzburg

Werden Pflanzen überschwemmt, fehlt ihnen Sauerstoff und ihre Zellen übersäuern. Wie die Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) diese Übersäuerung wahrnimmt, beschreibt ein Forschungsteam aus Jena, Würzburg und Talca (Chile) in der Fachzeitschrift Current Biology. Der neu entdeckte Sensor - der Anionenkanal SLAH3 - steckt in der Zellmembran, nimmt die Übersäuerung wahr und übersetzt dies in ein elektrisches Signal. Die Federführung bei der Studie hatten die Biophysiker Dr. Tobias Maierhofer und Professor Rainer Hedrich vom Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. Mit einem Mikroskopieverfahren klärten sie die Funktion auf: Im nichtaktiven Zustand liegt der Kanal als Komplex aus zwei Untereinheiten in der Zellmembran vor. Bei Sauerstoffmangel steigt der Säure- und damit auch der Protonengehalt in der Zelle, und Protonen binden an zwei spezifische Aminosäuren des Kanals.

Quelle: JMU Würzburg

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29. Jun 2021

Wildbienen brauchen vielfältige Agrarlandschaften

Solitär lebende Wildbiene an einer Rapsblüte. Foto: Nicole Beyer

Massentrachten wie Raps oder Ackerbohnen bieten wertvolle Nahrungsquellen für Bienen, die bei ihren Blütenbesuchen zur Bestäubung von Kultur- und Wildpflanzen beitragen. Doch nicht jede blühende Ackerkultur wird von denselben Bienen besucht. Ein Team der Universität Göttingen und des Julius Kühn-Instituts (JKI) in Braunschweig hat untersucht, wie sich die Lebensraumvielfalt der Agrarlandschaft und der Anbau verschiedener Massentrachten, das heißt blühender Kulturpflanzen, auf Wildbienen auswirken. Demnach erhöhen vielfältige Agrarlandschaften den Artenreichtum von Wildbienen. Blühende Ackerkulturen mit unterschiedlichen Blütenformen fördern unterschiedliche Wildbienenarten. Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift Landscape Ecology erschienen.

Quelle: Uni Göttingen

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25. Jun 2021

Wie drei Proteine die Photosynthese regeln

Pflanzenphysiologe Prof. Dario Leister im Gewächshaus in Martinsried. Foto und (c): LMU

Ein Teilschritt der Photosynthese funktioniert nur dann korrekt, wenn ein „Kontrolleur“ und ein „Motivator“ die Aktivität des zentralen Proteins steuern. Wie das Team um Prof. Dr. Dario Leister der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) im Fachjournal Nature Communications schildert, kontrollieren sich drei Proteine bei einem Teilprozess der Photosynthese wechselseitig, nämlich PGRL1, PGRL2 und PGR5. Die Biologinnen und Biologen identifizierten nun PGRL2 als drittes beteiligtes Protein. Leister zeichnet ein anschauliches Gesamtbild: „PGRL1 ist der Motivator von PGR5, und PGRL2 der Kontrolleur. Ohne Motivator ist PGR5 inaktiv, ohne Kontrolleur arbeitet es sich ganz gut, aber ohne Motivator und Kontrolleur zeigt PGR5 eine zu hohe bis zerstörerische Aktivität.“

Quelle: LMU

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24. Jun 2021

Mehr Ertrag in Acker-Mischkulturen

Für die Mischkultur werden mehrere Pflanzenarten nebeneinander angesät. Die Durchmischung führt zu einer besseren Funktion des gesamten Ökosystems. Foto: C. Schöb, ETH Zürich

Was für das Wiesland gilt, gilt offenbar auch für das Ackerland: Mischkulturen sind ertragreicher als Monokulturen. Das zeigt ein Team um Professor Christian Schöb von der Eidgenössischen Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich). In ihrem Experiment testeten die Forschenden von acht ausgewählten Arten jeweils Mischungen aus zwei respektive vier verschiedenen Nutzpflanzen, wie Weizen, Hafer, Quinoa, Linsen, Lupine, Lein und Leindotter (eine Ölsaat ähnlich wie Raps) sowie Koriander. Das Resultat war deutlich: Schon ab Mischungen von zwei Arten stieg der Ertrag gegenüber dem Anbau in Monokultur um 3 Prozent in Spanien und um 21 Prozent in der Schweiz. Säten die Forschenden vier Arten nebeneinander an, betrug der Mehrertrag sogar 13 beziehungsweise 44 Prozent in Spanien und der Schweiz. Ihre Studie ist soeben in der Fachzeitschrift Nature Plants erschienen.

Quelle: ETH Zürich

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24. Jun 2021

Bildgebende Darstellung eines Schlüsselenzyms im Pflanzenstoffwechsel erstmalig gelungen

Atomares Modell und funktionelle Module des Komplex I der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Grafik und (c): LUH

Jüngste Weiterentwicklungen der Elektronen-Kryomikroskopie machen es möglich, eine Schwelle in der pflanzengenetischen Grundlagenforschung zu überschreiten: Die Arbeitsgruppe von Dr. Jennifer Senkler und Prof. Hans-Peter Braun vom Institut für Pflanzengenetik der Leibniz Universität Hannover (LUH) konnte erstmalig die atomare Struktur der mitochondrialen NADH-Dehydrogenase, eines Schlüsselenzyms der Zellatmung, in der Pflanze Arabidopsis thaliana und der Grünalge Polytomella sp.darstellen. Dieses bildgebende Verfahren ist erst seit kurzer Zeit technisch möglich. Durch die neuen Einblicke können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun Erkenntnisse über die genaue Funktionsweise der pflanzlichen Zellatmung gewinnen, die bislang in dieser Detailschärfe nicht möglich waren. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal The Plant Cell.

Quelle: LUH

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24. Jun 2021

Plastizität unterstützt Evolution ökologisch spezialisierter Arten

Die als Plastizität bezeichnete Fähigkeit bestimmter Pflanzen, sich durch Veränderung ihrer Physiologie an zukünftige Umweltherausforderungen anzupassen, unterstützt die zukünftige Evolution in einer Weise, die immer von den spezifischen Herausforderungen abhängt, denen sich die Arten bei der Entwicklung ihrer spezialisierten Ökologie stellen müssen. Das hat ein internationales Team herausgefunden beim Vergleich von Arabidopsis thaliana mit zwei ihrer nahen Verwandten, A. lyrata und A. halleri, vor und während der Exposition durch schweren Trockenstress herausgefunden. Nach dem im Labor von Professorin Dr. Juliette de Meaux an der Universität zu Köln entwickelten Versuchsansatz, charakterisierten das Team die Plastizität und Evolution der Expression von zehntausenden von Genen. Die Autorinnen und Autoren konnten die Anzahl der Mutationen ermitteln, die sich in den Abstammungslinien von A. lyrata und A. halleri entwickelten, um die Plastizität der Genexpression zu erhöhen oder zu verringern. Ihre Ergebnisse zeigen, dass sich diese Rate zwischen den Arten ändert. In der trockenheitstoleranten Art A. lyrata entdecken sie viel mehr Mutationen, die die Evolution einer stärkeren plastischen Reaktion fördern, als in ihrer Schwesterart A. halleri, die mehr Schwierigkeiten hat, den Stress zu überleben. „Diese Arbeit dokumentiert die dynamische Evolution von Plastizität in komplexen Organismen, die mit Umweltveränderungen konfrontiert sind“, erklärt Professorin de Meaux. “Sie zeigt aber auch, dass ihre Rolle als Unterstützung für zukünftige Anpassungen nicht vordefiniert ist, sondern immer von den spezifischen Herausforderungen abhängt, denen sich die Arten bei der Entwicklung ihrer spezialisierten Ökologie stellen müssen." Die Studie erschien im Fachjournal Nature Communications.

Quelle: Uni Köln

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23. Jun 2021

Wildbienen brauchen Totholz im Wald

Lichte Waldflächen fördern den Wuchs der Heidelbeere, von deren Nektar sich Wildbienen gerne ernähren. Foto: Tristan Eckerter

Ein Forschungsteam untersuchte, ob Strukturen wie stehendes Holz in Wäldern helfen, die Vielfalt von Wildbienen zu fördern. Darüber hinaus analysierten die Forschenden, welche weiteren natürlichen Gegebenheiten des fichtendominierten Waldes Wildbienen beim Überleben unterstützen. Dabei zeigte sich, dass die Schaffung von Totholz in Nadelwäldern eine vielversprechende Wiederherstellungsmaßnahme darstellt, um das Vorkommen von oberirdisch nistenden Bienen zu fördern. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Tristan Eckerter von der Professur für Naturschutz und Landschaftsökologie der Universität Freiburg in der Zeitschrift Forest Ecology and Management veröffentlicht.

Quelle: Uni Freiburg

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23. Jun 2021

Wie Pflanzen ihre lichtsammelnden Membranen gegen Umweltstress stärken

Mit Hilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie hat ein internationales Forschungsteam die Struktur eines Proteins aufgeklärt, das photosynthetische Membranen aufbaut und aufrechterhält. Sie enthüllten, wie das Protein VIPP1 (vesicle-inducing protein in plastids) zur Bildung der Thylakoidmembranen beiträgt und erstellten dazu eine erste hochaufgelöste Struktur von VIPP1. Die Kombination dieser Strukturanalyse mit weiteren funktionellen Untersuchungen zeigte, wie sich VIPP1 zu einer verwobenen Membranhülle zusammensetzt, welche die Thylakoidmembranen formt. „Unsere Studie zeigt, dass VIPP1 eine zentrale Rolle sowohl bei der Entstehung der Thylakoide als auch bei ihrer Anpassung an Umweltveränderungen spielt“, erklärt Erstautor Tilak Kumar Gupta vom Max-Planck-Institut für Biochemie. Diese Erkenntnisse legen den Grundstein für biotechnologische Anstrengungen, um Pflanzen gegen Umweltstress zu stärken und so die menschliche Nahrungsversorgung zu sichern und den Klimawandel zu bekämpfen. Ihre Ergebnisse veröffentlichte das Team unter Leitung des Helmholtz Zentrums München im Fachjournal Cell.

Quelle: Helmholtz München

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23. Jun 2021

Zugvögel helfen nur bestimmten Pflanzenarten in den Norden abzuwandern

Auch Stechpalmen (Ilex aquifolium) tragen Früchte, wenn Singdrosseln (Turdus philomelos) in Europa nordwärts fliegen und werden daher potenziell von ihnen in diese Richtung ausgebreitet. Foto: David Chapman

Mit Hilfe von Zugvögeln in den Norden umziehen, wenn es im Süden durch den Klimawandel zu warm wird – eigentlich eine tolle Idee für wenig mobile Pflanzen. Eine neue Studie im Fachjournal Nature zeigt nun, dass das entgegen bisheriger Annahmen aber lediglich bei wenigen Pflanzenarten funktionieren dürfte. Demnach reisen nur die Samen der Pflanzenarten als blinder Passagier bei Zugvögeln nordwärts mit, deren Fruchtperiode sich mit dem Frühjahrszug überschneidet. Zudem liegt die Last der potenziellen Ausbreitung der Pflanzen in kühlere Gefilde auf den Federn einiger weniger paläoarktischer Vogelarten.

Quelle: Senckenberg

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22. Jun 2021

Dipeptide als Retter in der Stressbewältigung

Salz- und Catechin-Behandlungen bei Tabakkeimlingen Die Keimlinge wurden nach 7 Tagen Stressbehandlung fotografiert. Bei den Keimlingen mit Stressbehandlung zeigte sich, dass die Tyr-Asp Varianten sich unter diesen Stressbedingungen besser entwickelten als die Kontrollen. Foto: Juan C. Moreno

Ein neuartiges regulatorisches Molekül haben Froschende identifiziert und zeigen im Fachjournal wie es die Toleranz von Pflanzen gegenüber Umweltstress verbessert. Das Team um Dr. Aleksandra Skirycz - bis vor kurzem Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie, nun Professorin am Boyce Thompson Institute (BTI) in den USA -fand heraus, dass Pflanzen die NADPH-Produktion als Reaktion auf verschiedene Stresssituationen anregen, wie sie im EMBO Journal belegen. Dieser Mechanismus beinhaltet eine niedermolekulare Verbindung, ein Dipeptid Tyr-Asp. Tyr-Asp wirkt, indem es den pflanzlichen Kohlenstoff-Stoffwechsel so moduliert, dass Glukose, ein universeller Baustein, in Richtung der Produktion von NADPH verschoben wird. Konkret greift Tyr-Asp in den Glukosestoffwechsel ein, indem es ein glykolytisches Schlüsselenzym, die Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase (GAPC), hemmt und so die Glukose auf den Pentosephosphatweg (PPP) und die NADPH-Synthese umleitet. In Übereinstimmung mit den molekularen Daten verbesserte Tyr-Asp die Pflanzenresistenz gegenüber oxidativem und Salzstress.

Quelle: MPI für molekulare Pflanzenphysiologie

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21. Jun 2021

Der Duft macht’s: Pflanzliche Inzucht mindert Attraktivität für Bestäuber

Blüte einer weiblichen Weißen Lichtnelke. Foto und (c): Roman Adler, CAU

Am Beispiel der Weißen Lichtnelke (Silene latifolia) und dem sie bestäubenden Insekt (der Lichtnelkeneule, Hadena bicruris), belegen Forschende der Abteilung Geobotanik am Institut für Ökosystemforschung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), welche Effekte der Lebensraum-Zerstörung den Fortbestand von Pflanzenpopulationen bedrohen kann. Darüber berichten sie im Fachjournal eLife.

Quelle: CAU

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21. Jun 2021

Universeller Regulationsmechanismus in Pflanzen entdeckt

Um das katalytische Zentrum befindet sich eine Molekülgruppe, die Gating-Domäne, welche zwei unterschiedliche Positionen einnehmen kann. Grafik: M. Künsting, HZB

Die 3D-Struktur eines katalytischen Metallo-Proteins, das in allen Pflanzenzellen eine wichtige Rolle spielt, haben Forschende nun bestimmt. Es handelt sich dabei um die DYW-Desaminase-Domäne des RNA-Editosoms. In dieser DYW-Domäne sitzt ein Zink-Ion, dessen Aktivität mit einem sehr ungewöhnlichen Mechanismus kontrolliert wird. Das deutsch-japanische Team am BESSY II vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) für Materialien und Energie konnte nun diesen Mechanismus erstmals im Detail aufklären. Die Studie in Nature Catalysis gilt als Durchbruch auf dem Gebiet der molekularen Pflanzenbiologie und hat weitreichende biotechnologische Implikationen.

Quelle: HZB

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21. Jun 2021

Warum Bäume nachts wachsen

Punktdendrometer an einem Stamm zur Messung von kontinuierlichen Stammradiusänderungen mit Mikrometerauflösung. Die Daten liefern Informationen zum Wachstum und zum Wasserhaushalt von Bäumen. Foto: Roman Zweifel, WSL

Wie eine Studie zeigt, wachsen Bäume vor allem im Dunkeln, weil das Wachstum bei Sonnenlicht durch die trockenere Luft gehemmt wird, selbst bei feuchten Bodenverhältnissen. Daher wachsen Bäume nur für eine geringe Anzahl von Stunden pro Tag und dies auch nur an vergleichsweise wenigen Tagen pro Jahr. Die Studie unter Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) widerlegt damit den weit verbreiteten Irrtum, dass Bäume mehrheitlich tagsüber wachsen. Das berichten die Forschenden im Fachmagazin New Phytologist.  Diese Erkenntnis könnte die Art und Weise verändern, wie wir die Auswirkungen des Klimawandels auf Wälder betrachten, insbesondere für die Vorhersage der Kohlenstoffspeicherung von Bäumen.

Quelle: WSL

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21. Jun 2021

Frei verfügbar: einmalige Datenbank zur Vegetation der Erde

Die globale Vegetationsdatenbank "sPlotOpen" ist ab sofort frei zugänglich. Darin versammelt sind Vegetationsaufnahmen von Pflanzen aus 114 Ländern, von allen Klimazonen der Erde. Erarbeitet wurde die Datenbank von einem internationalen Forschungsteam unter Leitung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und des französischen Centre national de la recherche scientifique (CNRS). Erstmals steht so Forschenden weltweit ein ausbalancierter, repräsentativer Datensatz zur Vegetation der Erde zur Verfügung, wie das Team in der Fachzeitschrift Global Ecology & Biogeography berichtet.

Quelle: Uni Halle

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18. Jun 2021

Gene für Dürreresistenz in Buchen identifiziert

In Buchenwäldern haben die Hitzesommer Spuren hinterlassen: Fast die Hälfte der Bäume sind vielerorts in Hessen geschädigt. Foto: M. Pfenninger, V. Heymann, LOEWE-TBG

Welche Bäume überstehen trockene Hitzesommer und welche tragen starke Schäden davon? Für Buchen kann man diese Frage nun per Genomanalyse beantworten. Ein Team um Prof. Dr. Markus Pfenninger vom LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik und dem Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum hat geschädigte und gesunde Buchen in Hessen untersucht und Bereiche in deren Erbgut identifiziert, die für Dürreresistenz zuständig sind. Anhand dieser DNA-Abschnitte lässt sich für jeden einzelnen Baum sagen, wie gut er längere Trockenperioden übersteht. Dank gezielter DNA-Tests könnten daher widerstandsfähige Exemplare für die Forstwirtschaft ausgewählt und Buchenwälder für den Klimawandel fit gemacht werden. Die Studie hat das Fachmagazin eLife veröffentlicht.

Quelle: Senckenberg

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17. Jun 2021

Asteroideneinschlag verursachte kurzzeitige Algenblüte und Artensterben im Meer

Der Asteroid, der wahrscheinlich das Aussterben der Dinosaurier vor 66 Millionen Jahren verursachte, löste eine starke globale Abkühlung und eine ausgeprägte Algenblüte aus, die auch in marinen Ökosystemen ein Massenaussterben verursachte. Die Forscherinnen und Forscher des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) simulierten die Produktivität des Ozeans vor und nach dem Asteroideneinschlag (Chicxulub impact). Die Simulationen zeigen eine kurzzeitige globale Algenblüte, die eine siebenmal höhere Produktivität erreichte als vor dem Einschlag. Da die Algen wahrscheinlich Giftstoffe produzierten, könnte ihre Zunahme zum Aussterben von Arten im Ozean beigetragen haben, wie die Forschenden im Fachmagazin Geophysical Research Letters schreiben.

Quelle: PIK

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15. Jun 2021

Kleingewässer in Agrarlandschaften stark mit Pestiziden belastet

Zwei Jahre lang haben die Forschenden die Pestizidbelastung an mehr als 100 Messstellen untersucht. Foto: André Künzelmann, UFZ

Pestizide sichern die Erträge in der Landwirtschaft, indem sie schädliche Insekten, Pilze und Unkräuter bekämpfen. Sie gelangen aber auch in Bäche und schädigen die aquatischen Lebensgemeinschaften, die für den Erhalt der Artenvielfalt entscheidend sind, Teil des Nahrungsnetzes sind und die Selbstreinigung des Wassers unterstützen. In einem bundesweiten Monitoringprogramm haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaflter unter Leitung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) gezeigt, dass die Grenzwerte für Pestizide zu hoch angesetzt sind und selbst diese in über 80 Prozent der Gewässer überschritten werden. Das berichten sie im Fachjournal Water Research. Wie sie schreiben, kann der Verlust der Artenvielfalt nur gestoppt werden, wenn die Umweltrisikobewertung der Pestizide reformiert wird.

Quelle: UFZ

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14. Jun 2021

Symbiose aus Grünalgen, Wimpertierchen und Purpurbakterien

Ein Forschungsteam hat eine sehr seltene und rätselhafte Dreier-Endosymbiose entdeckt, die aus einem Wimpertierchen, einer Grünalge und einem zuvor unbekannten Purpurbakterium besteht. Wie die Forschenden durch Genomanalysen des pink-grünen Wimpertierchens herausgefunden haben, gehört das beteiligte Bakterium den sogenannten Schwefel-Purpurbakterien (Familie Chromatiaceae) an, hat jedoch die sonst typische Oxidation von Schwefelverbindungen aufgegeben. Das Genom des Purpurbakteriums ist stark reduziert und legt nahe, dass das Bakterium nun hauptsächlich im Dienste der Kohlenstoff-Fixierung steht und allein nicht mehr lebensfähig ist. Damit stellt die neue Bakterienart „Candidatus Thiodictyon intracellulare“ eine bemerkenswerte Ausnahme unter den bisher bekannten Schwefelpurpurbakterien dar. Der Artikel der Forschenden um Dr. Sebastian Hess vom Institut für Zoologie der Universität zu Köln im Wissenschaftsjournal Science Advances präsentiert diese neue Entdeckung und erklärt, wie das sauerstoffempfindliche Purpurbakterium mit Grünalge und Wimpertierchen zusammenlebt.

Quelle: Uni Köln

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11. Jun 2021

Genauigkeit bei Vorhersage von Weizen-Erträgen verdoppelt

Durch die Erhöhung der Populationsgrößen konnte ein internationales Wissenschaftsteam unter Führung des IPK die Vorhersagegenauigkeit für den Ertrag bei Weizen verdoppeln. Foto: Christoph Martin, IPK

Künftig wird es wichtiger sein, die Erträge einzelner Sorten in einem bestimmten Umfeld möglichst genau vorhersagen zu können. Ein internationales Forschungsteam unter Führung des Leibniz-Institutes für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung hat dazu umfangreiche Datensätze zusammengetragen, aufgearbeitet und analysiert. Letztlich konnte mit Big Data die Vorhersage-Genauigkeit für den Ertrag verdoppelt werden, wie die Forschenden in der Fachzeitschrift Science Advances berichten.

Quelle: IPK (pdf)

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10. Jun 2021

Klimawandel und Eiszeiten bescheren der Nachtkerze neue Arten

Lichtabhängige Änderung der Blattfarbe von inkompatiblen Nachtkerzen. Bei schwachem Licht (links) erscheint die Hybride normal. Bei stärkerem Licht (rechts) erleidet sie einen Lichtschaden, der auf eine gestörte Photosynthese zurückzuführen ist. Quelle: Zupok et al., 2021

Wie entstehen eigentlich unterschiedliche Arten? Bisher weiß man, dass es häufig zu einer Unvereinbarkeit zwischen dem Erbgut im Zellkern und dem Erbgut der Zellorganellen kommt. Diese Inkompatibilität verhindert eine Vermischung von Arten, über die genauen Mechanismen dahinter ist bisher allerdings wenig bekannt. Die Forschenden rundum Stephan Greiner am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie gehen der Frage nach, was selbst nahverwandte Arten davon abhält sich zu kreuzen, selbst wenn sie in nächster Nähe zueinander wachsen. Sie untersuchen hierfür die Modellpflanze Nachtkerze und konnten in ihrer im Fachjournal Plant Cell erschienen Publikation zeigen, dass die Photosynthese selbst eine große Rolle bei der Artbildung spielt.

Quelle: MPI für Molekulare Pflanzenphysiologie

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10. Jun 2021

Fortpflanzungsstrategie: Todesduft lockt Sargfliegen in Pfeifenwinden-Blüte

Aristolochia microstoma. Foto: Thomas Rupp et al., TU Dresden

Ein internationales Pflanzenforschungsteam unter Beteiligung des Instituts für Botanik der Technischen Universität Dresden hat eine ungewöhnliche und bisher unbekannte Fortpflanzungsstrategie bei Pflanzen entdeckt: die in Griechenland vorkommende Pfeifenwindenart Aristolochia microstoma produziert eine einzigartige Mischung von flüchtigen Stoffen, die dem Geruch von toten und verwesenden Insekten ähnelt, um dadurch die bestäubende Fliegengattung Megaselia (auch ‚coffin flies‘, deutsch ‚Sargfliegen‘) zu ihren Fallenblüten zu locken. Die Studie wurde am 21. Mai Open Access im Fachjournal Frontiers in Ecology and Evolution veröffentlicht und heute der Öffentlichkeit beim Informationsdienst Wissenschaft (idw) vorgestellt.

Quelle: TU Dresden beim idw

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10. Jun 2021

Neu entwickelte Zuckerhirse-Sorte akkumuliert besonders viel Zucker

Die von Forschenden des KIT entwickelte Hirsesorte KIT1 akkumuliert sehr viel Zucker und gedeiht besonders gut unter gemäßigten Klimabedingungen. Fotos: Botanisches Institut, KIT

Eine am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelte neue Zuckerhirsesorte akkumuliert besonders viel Zucker und gedeiht unter heimischen Bedingungen. Wie die Forschenden in der Zeitschrift Industrial Crops & Products berichten, hängen der Zuckertransport und die Zuckerakkumulation mit dem Bau der Leitungsbahnen der Pflanzen zusammen. Dies ergab ein Vergleich zwischen Zucker- und Körnerhirse. Zuckerhirse lässt sich zur Herstellung von Biogas, Biokraftstoffen und neuen Polymeren nutzen. Zudem kann sie dazu beitragen, Phosphatdünger zu ersetzen.

Quelle: KIT

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09. Jun 2021

Ursprung der Feenkreise: Euphorbia-Hypothese widerlegt

Ein vitaler Euphorbia-damarana-Busch, der am Rande eines viel größeren Feenkreises in der Region Brandberg wächst. Die Größenverteilung der abgestorbenen Sträucher stimmte nicht mit den Größen der Feenkreise in der Studie überein. Foto: Dr. Stephan Getzin

Die Feenkreise in der Namib-Wüste sind eines der Rätsel der Natur. Millionen dieser kreisrunden, vegetationslosen Flecken erstrecken sich über weite Gebiete an den Rändern der Namib. 1979 veröffentlichte G.K. Theron die ersten Forschungen über ihre Entstehung. Seine Hypothese war, dass giftige Substanzen aus den Blättern der Euphorbia damarana die Feenkreise verursachen. Im Rahmen einer neuen Studie fanden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Göttingen und des Gobabeb Namib Research Institute die ursprünglichen Euphorbia-Pflanzen, die Teil von Therons Studie waren. Vier Jahrzehnte später sind die Forschenden nun in der Lage, Therons ursprüngliche Hypothese schlüssig zu widerlegen. Ihre Ergebnisse wurden am 28. Mai in der Zeitschrift BMC Ecology and Evolution veröffentlicht und heute der Öffentlichkeit präsentiert.

Quelle: Uni Göttingen

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07. Jun 2021

Art der Waldnutzung beeinflusst Lebensrhythmus der Wildpflanzen

16 Arten frühblühender Wildpflanzen im Unterholz des Waldes wurden in die Studie einbezogen. Am unteren Rand der Bilder ist jeweils vermerkt, auf wie vielen der 100 untersuchten Flächen die Art vorkam. Fotos: Franziska Willems

Durch die Klimaerwärmung verschieben sich bei vielen Pflanzen die jahreszeitlichen Rhythmen, zum Beispiel die Blütezeit. Eine Studie der Universität Tübingen fand nun heraus, dass auch die Art und Weise der Landnutzung am Standort der Pflanzen den Takt ihrer Lebensabläufe erheblich beeinflussen kann. Ein Forschungsteam aus der Arbeitsgruppe Evolutionäre Ökologie der Pflanzen um Franziska Willems und Prof. Dr. Oliver Bossdorf hat in einer Vergleichsstudie hundert Waldflächen unterschiedlicher Nutzung untersucht. Es stellte fest, dass in intensiv forstwirtschaftlich genutzten Wäldern die Frühjahrsblüher im Unterholz, wie Buschwindröschen, Bärlauch oder Waldveilchen, durchschnittlich zwei Wochen später zur Blüte kommen als auf naturnahen Waldflächen. Die Studie veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift Ecological Applications.

Quelle: Uni Tübingen

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07. Jun 2021

Gift aus Ahorn in Kuhmilch nachgewiesen

Kühe können das Gift Hypoglycin A aus dem Ahornbaum über ihre Milch weitergeben. Das zeigt eine Studie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB). Die Substanz kann beim Menschen und bei Tieren schwere Vergiftungserscheinungen auslösen. Die Forschenden haben das Gift nun in geringen Mengen in der Rohmilch von Kühen nachgewiesen, die auf einer Weide mit Bergahorn grasten. Im Fachjournal Toxins beschreibt das Team seine Funde und fordert weitere Untersuchungen, um eine potenzielle Gefahr realistisch einschätzen zu können.

Quelle: MLU

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04. Jun 2021

Pflanzenkonkurrenz im Klimawandel

Wie Pflanzen mit Stressfaktoren umgehen, ist bereits breit erforscht. Was aber geschieht, wenn eine Pflanze mit zwei zeitgleich auftretenden Faktoren konfrontiert wird? Das hat ein Forschungsteam um Simon Haberstroh und Prof. Dr. Christiane Werner von der Professur für Ökosystemphysiologie der Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen der Universität Freiburg untersucht. Im Park Tapada Real in der portugiesischen Kleinstadt Vila Viçosakonfrontierten sie die Korkeiche (Quercus suber) mit zwei Stressfaktoren: zum einen mit extremer Dürre, zum anderen mit der invasiven Pflanzenart Lack-Zistrose (Cistus ladanifer). „Die Faktoren agierten dynamischer als wir das erwartet hätten“, sagt Haberstroh, der die Untersuchungen für seine Doktorarbeit geleistet hat. In einem feuchten Jahr ergab die Doppelbelastung für die Korkeiche keine signifikanten Änderungen, unter Trockenheit stärkten oder schwächten sich die Faktoren jedoch gegenseitig. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal New Phytologist.

Quelle: Uni Freiburg

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31. Mai 2021

Mit fossilen Pflanzenmolekülen der grünen Sahara auf der Spur

Die Pro­ben stam­men aus ei­nem Kern, den For­schen­de im ma­rok­ka­ni­schen Tis­lit-See im Hohen Atlas ge­won­nen ha­ben. Foto: Rachid Cheddadi, Universität Montpellier

Forschende haben ein neues Konzept entwickelt, anhand dessen die sogenannte grüne Sahara erklärt werden kann. Hierfür untersuchten sie fossile Pollen und Pflanzenwachse in einem Sedimentarchiv. Die Befunde überprüften sie mit einem Vegetationsmodell. Dadurch konnten sie nachweisen, dass eine dauerhafte Vegetationsbedeckung in der Sahara nur möglich war, weil sich zwei Regenzeiten überschnitten hatten. Ihre Ergebnisse haben Dr. Enno Schefuß vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, Dr. Rachid Cheddadi von der Universität Montpellier und ihre Kolleginnen und Kollegen jetzt in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.

Quelle: Marum

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28. Mai 2021

Photorespiration für verbesserten Pflanzen-Stoffwechsel nutzen

Das Team von Gain4Crops hat die Photorespiration und den C4-Stoffwechsel miteinander verbunden. Grafik: Gain4Crops

Auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft birgt die Verringerung der Photorespiration, einem sehr energieaufwändigen Prozess, enormes Potenzial zur Verbesserung von Nutzpflanzen. Forschende um Prof. Dr. Andreas Weber vom Institut für Biochemie der Pflanzen der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und Prof. Dr. Tobias Erb vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie haben nun eine Lösung gefunden, um die Photorespiration und den C4-Stoffwechsel, zwei der wichtigsten Ansatzpunkte zur Verbesserung der Ernteerträge, miteinander zu verbinden. Im Rahmen des von der EU geförderten Projekts Gain4Crops (www.gain4crops.eu) setzten sie eine neuartige Umgehungsroute für die Photorespiration ein, den mikrobiellen Beta-Hydroxy-Aspartat (BHAC)-Weg. Dieser erste Konzeptbeweis öffnet den Weg zu mehr Produktivität und weniger Ressourcenverbrauch im Pflanzenbau, wie sie Dienstag in der Fachzeitschrift PNAS berichten und heute der Öffentlichkeit vorstellen.

Quelle: HHU

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25. Mai 2021

Feine Strukturen der Johannisbrotbaum-Blätter nachgefromt

Elektronenmikroskopische Aufnahme der Struktur der Blattoberfläche des Johannesbrotbaums. Aufnahme: João Rocha, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Portugal

Die Pflanzen- und Tierwelt hat über Jahrmilliarden mikroskopisch kleine Oberflächenstrukturen geschaffen. Diese dienen auch für technologische Anwendungen als Vorbilder, weil sie zum Beispiel eine besonders gute Haftung ermöglichen oder das Licht auf eine spezielle Weise reflektieren. Solche Strukturen nachzuformen, ist allerdings oft sehr schwierig. Chemikerinnen und Chemikern der Universität des Saarlandes ist dieses Kunststück nun mit Blättern des Johannisbrotbaums gelungen. Dabei spielten speziell entwickelte Werkstoffe eine zentrale Rolle, wie sie im Fachjournal Langmuir der American Chemical Society
berichten.

Quelle. Uni Saarland

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21. Mai 2021

Eine Symbiose mit Pilzen ermöglichte pflanzliches Leben auf der Erde

Vaskuläre und nicht-vaskuläre Pflanzen formen Symbiosen mit Pilzen. Kreise links: Pilz (blau) in einer abgeschnittenen Luzerne-Wurzel (oben) oder einem Thallus von M. paleacea (unten). Kreise rechts: Stumpfblättrige Luzerne (oben), M. paleacea (unten). Bild: Aurélie Le Ru, Mélanie Rich, Pierre-Marc Delaux, CNRS

An Land wachsende Pflanzen besitzen Gene, die es ihnen ermöglichen, wertvolle Lipide mit nützlichen Pilzen auszutauschen. Diese Partnerschaft machte es Pflanzen vor Jahrmillionen überhaupt erst möglich, aus dem Süßwasser heraus das Land zu besiedeln. Darüber berichtet ein internationales Team unter der Leitung des Centre national de la recherche scientifique (CNRS) und des Institut national de la recherche agronomique (INRA) mit Beteiligung von Professor Dr. Marcel Bucher vom Institut für Pflanzenwissenschaften und Exzellenzcluster CEPLAS der Universität zu Köln, sowie Prof. Dr. Thomas Ott der Universität Freiburg in der Fachzeitschrift Science.

Quelle: Uni Köln

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20. Mai 2021

Tibet: Weniger Wald, mehr Arten

Alpine Pflanzen wie diese Saussurea stella, leben im Hengduan-Gebirge. Foto: Richard H. Ree, Field Museum

Üblicherweise gelten Bergwälder als die artenreichsten Lebensräume im Gebirge. Wie ein Team vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) im Hochland von Tibet herausgefunden hat, beherbergen die höher liegenden baumlosen Bergregionen aber deutlich mehr Spezies. Ihre Ergebnisse veröffentlichen sie jetzt im Fachjournal Nature Communications. Sie helfen besser abzuschätzen, wie die Artenvielfalt der Bergregionen im Zuge der Erderwärmung schwinden wird – wenn sich die Bergwälder weiter nach oben ausbreiten.

Quelle: AWI

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18. Mai 2021

Schweizer Bauern trugen zur Domestizierung des Schlafmohns bei

Blüte und Samenkapsel des Schlafmohns. Foto: Raül Soteras, AgriChange-Projekt

Wo heute Zürichs Opernparkhaus steht, blühten einst Schlafmohnfelder. Forschende der Universität Basel konnten anhand einer neuen Analyse archäologischer Samen die Vermutung untermauern, dass prähistorische Bauern rund um die Alpen an der Domestizierung des Schlafmohns beteiligt waren. Mit einer neuen Analysemethode konnten die Forschenden gemeinsam mit ihren Kolleg*innen aus Montpellier die Hypothese bestärken, dass ab etwa 5500 v. Chr. prähistorische Bauern rund um die Alpen begannen, den Schlafmohn grossflächig anzubauen und zu nutzen. Damit trugen sie zu seiner Domestikation bei, wie das Team im Fachjournal Scientific Reports berichtet.

Quelle: Uni Basel

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17. Mai 2021

Wie kooperative Wurzelnetzwerke gestressten Bäumen helfen

Miteinander verwachsene Mangrovenwurzeln bilden ein Netzwerk. Foto: Alejandra Vovides

Dass Wurzeln von Bäumen derselben oder verschiedener Spezies miteinander verwachsen und sich so zu Netzwerken verbinden, ist nicht neu. Welche Bedeutung dies genau für die Waldökologie hat, ist jedoch noch weitgehend unbekannt. Die im Fachmagazin Communications Biology geschilderten Ergebnisse der Forschungsgruppe um Uta Berger, Professorin für Forstliche Biometrie und Systemanalyse an der TU Dresden sowie der University of Glasgow, Mende University Brno und dem mexikanischen Instituto de Ecología in Veracruz bringen hier neue Erkenntnisse: Die Untersuchungen in der Lagune La Mancha am Golf von Mexiko bestätigten die Hypothese, dass es sich bei den Wurzelnetzwerken um eine Überlebensstrategie handelt: Über die vernetzten Wurzeln tauschen die Mangroven in Zeiten des Mangels Wasser und darin gelöste Nährstoffe aus.

Quelle: TU Dresden

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17. Mai 2021

Baumarten-Vielfalt ist kein Schutz gegen Borkenkäfer-Befall

Luftaufnahme vom Baumdiversitätsexperiment IDENT bei Freiburg vor (links) und nach (rechts) der Trockenheit und dem Borkenkäferbefall im Jahr 2018. Fotos: Luftaufnahmen - K. R. Kovach; Kupferstecher - U. Schmidt

In den vergangenen Jahren konnten es Försterinnen und Förster hautnah beobachten: Erst schwächt langanhalte Trockenheit die Bäume, dann greifen Borkenkäfer und andere Schädlinge an. Während gesunde Bäume die Eindringlinge mit Harz fernhalten, sind gestresste beinahe wehrlos. Die Freiburger Wissenschaftlerin Sylvie Berthelot und ihr Team berichten im Fachmagazin Journal of Ecology, wie die Zusammensetzung der Baumarten eines Waldes das Fressverhalten der Borkenkäfer beeinflusst. „Eine zunehmende Baumvielfalt kann das Risiko eines Borkenkäferbefalls für Gattungen, die für hohe Befallsraten anfällig sind wie Lärche und Fichte verringern. Aber das Risiko für weniger bevorzugte Gattungen wie die Kiefer oder exotische Bäume kann mit der Baumvielfalt zunehmen, da einmal angelockte Käfer auch diese Bäume befallen“, sagt Berthelot. Zwar gebe die Studie Hinweise darauf, dass nicht-heimische Baumarten wenig befallen werden, da die Käfer diese Gattungen nicht kennen. „Dieser Effekt kann sich mit den Jahren allerdings abschwächen.“ In Mischwäldern werde das Risiko eines Befalls also eher auf die Baumarten umverteilt als für alle reduziert.

Quelle: Uni Freiburg

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14. Mai 2021

Verarmte Flora in Wiesen und Wäldern gefährdet Insekten

Der Schwefelkäfer (Cteniopus sulphureus) ernährt sich von Pollen verschiedener Pflanzen. Foto: Felix Neff, WSL

Wo die pflanzliche Vielfalt zurückgeht, nimmt die Diversität der Insekten und damit die Biodiversität als Ganzes ab. Auf intensiv genutzten Wiesen und Weiden sowie in dunklen Buchenwäldern fehlen etwa auf wenige Pflanzenarten spezialisierte Insekten, da dort ihre Futterpflanzen nicht mehr vorkommen. Dies zeigt eine internationale und von der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL koordinierte Studie, die im Fachmagazin Science Advances erschien.

Quelle: WSL

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12. Mai 2021

Globale Landnutzungs-Änderungen größer als gedacht

„HILDA+“-Landnutzungskarte für das Jahr 2019. Grafik: Karina Winkler, KIT

Der Mensch hinterlässt weltweit seine „Fußabdrücke“ auf der Landoberfläche. Diese Landnutzungsänderungen spielen eine wichtige Rolle für Ernährung, Klima und Biodiversität. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben Satellitendaten mit Statistiken der vergangenen 60 Jahre kombiniert und herausgefunden, dass globale Landnutzungsänderungen rund 32 Prozent der Landoberfläche umfassen. Damit sind sie etwa viermal so groß wie bisher angenommen. Über ihre Ergebnisse berichten die Forschenden im Wissenschaftsmagazin Nature Communications.

Quelle: KIT

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11. Mai 2021

Ionenhaushalt beeinflusst Effizienz der Photosynthese

Prof. Hans-Henning Kunz im Gewächshaus. Foto und (c): LMU

Ionentransportproteine der Chloroplastenmembran spielen für die Steuerung der Photosynthese eine wichtige Rolle. Das haben Forschende um Professor Hans-Henning Kunz (Preisträger unseres Eduard Strasburger-Preises) vom Biozentrum der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) erstmals gezeigt. Die Ionentransportproteine sind für die Regulation des Ionenhaushalts im Stroma verantwortlich, der plasmatischen Grundsubstanz im Inneren des Organells, in der sowohl die DNA des Chloroplasten als auch seine Proteinfabriken – die Ribosomen – liegen. Für den korrekten Ablauf der Photosynthese ist es essentiell, dass die Gene im Zellkern und in den Chloroplasten koordiniert arbeiten. „In der Modellpflanze Arabidopsis thaliana konnten wir nun nachweisen, dass der Ionenhaushalt im Stroma diese Kommunikation beeinflusst“, sagt Kunz. „Jetzt haben unsere Experimente gezeigt, dass im Zellkern codierte Helferproteine ohne diese Ionentransporter Schwierigkeiten haben, ihre Partner-RNA im Chloroplasten zu binden“, führt Kunz aus. Damit wird die RNA-Reifung behindert, ein wichtiger Zwischenschritt bei der Übermittlung der in den Chloroplasten-Genen festgelegten Informationen an die Ribosomen. Besonders ausgeprägt war dieser Defekt bei der RNA, aus der die Ribosomen des Chloroplasten aufgebaut sind, wie sie im Fachmagazin The Plant Cell berichten. Diese Ionentransporter könnten dazu beitragen, die Photosynthese bei schwierigen Umweltbedingungen effizienter zu schützen und so Nutzpflanzen besser an den Klimawandel anzupassen.

Quelle: LMU

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11. Mai 2021

Mit Smartphones den ökologischen Wandel erfassen

Die App Flora Incognita kann unbekannte Pflanzen bestimmen. Mithilfe der Standortdaten der erfassten Pflanzenarten entstehen außerdem wertvolle Datensätze. Foto: Jana Wäldchen, MPI-BGC

Smartphone-Apps zur Pflanzenbestimmung wie „Flora Incognita“ können nicht nur Pflanzenarten erkennen, sie erfassen auch großräumige ökologische Muster. Diese Muster stimmen mit Langzeit-Kartierungen der deutschen Flora erstaunlich gut überein, obwohl sie in kürzester Zeit gewonnen wurden und stark vom Verhalten der Nutzer der App beeinflusst werden. Damit eröffnen sich neue Perspektiven für die schnelle Erfassung von Veränderungen der Biodiversität. Das sind die wesentlichen Erkenntnisse einer Studie, die von einem Forschungsteam aus Mitteldeutschland durchgeführt und in der Zeitschrift Ecography veröffentlicht wurde, wie das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig berichtet.

Quelle: iDiv

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06. Mai 2021

Bestäuber-Wechsel: Vögel und Fledermäuse bestäuben Pflanzen der Anden

Wie kommt es dazu, dass die Bestäuber einer Pflanzenart im Laufe der Evolution wechseln? Ein Team um Agnes Dellinger vom Department für Botanik und Biodiversitätsforschung und Jürg Schönenberger von der Universität Wien ist dieser Frage in den Regenwäldern Süd- und Mittelamerikas nachgegangen. In fünf Expeditionen untersuchten sie elf Pflanzenarten der Familie der Schwarzmundgewächse in den Tiefland- und Bergregenwäldern Costa Ricas, Ecuadors und Kolumbiens. "Wir fanden heraus, dass Bienen häufige Blütenbesucher im Tiefland waren, wo die untersuchte Pflanzengruppe vermutlich ihren evolutionären Ursprung hat", erklärt Dellinger. Im Laufe der letzten fünf Millionen Jahre haben sich diese Pflanzen auch in den – durch die Auffaltung der Anden – neu entstandenen Gebirgshabitaten ausgebreitet. "In dieser Höhe von etwa 2.400 bis etwa 3.300 Meter sind Bienen nur sehr seltene Blütenbesucher, während Wirbeltiere wie Fledermäuse, Kolibris und Sperlingsvögel häufig an Blüten anzutreffen sind", so Dellinger. Diese Wirbeltiere transportieren im Vergleich zu Bienen in den tropischen Bergregenwäldern größere Mengen an Pollen zwischen den Blüten. Diese effizientere Pollenübertragung durch Wirbeltiere ist  wahrscheinlich ein wichtiger Faktor in der Evolution von Bestäuberwechseln. "Wechsel von Bienen- zu Wirbeltierbestäubung haben bei Schwarzmundgewächsen ausschließlich in Gebirgswäldern stattgefunden, wo das Klima generell feuchter, kühler und windiger ist als im Tieflandregenwald", so Dellinger. Auch haben sich die Blüten in ihrer Funktionsweise und ihrer Morphologie über lange evolutionäre Zeiträume an die neuen Wirbeltierbestäuber angepasst. Ihre Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift New Phytologist.

Quelle: Uni Wien

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05. Mai 2021

Honigbienen fliegen auf Raps, Apfelblüten haben das Nachsehen

Raps ist bei Honigbienen beliebt. Foto: Albin Andersson

Rapsfelder ziehen Honigbienen magisch an. Sind die Felder direkt neben Apfelanlagen, fliegen die Insekten eher zu den gelben Blüten als zu den nahegelegenen Obstbäumen. Das zeigt eine neue Studie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ). Dass die Apfelernte bei den untersuchten Apfelanlagen trotzdem stabil blieb, lag an Hummeln und anderen Wildbienen, die die Bestäubungslücke füllten. Die Studie haben die Forschenden in der Fachzeitschrift Agriculture, Ecosystem and Environment veröffentlicht.

Quelle: MLU

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04. Mai 2021

Neue Rhododendron-Art bevorzugt Schiefergestein

Die neu beschriebene Art bevorzugt das schwermetallhaltige Schiefergestein in den Great Smoky Mountains. Foto: Ralf Bauer, Uni Oldenburg

Eine Vorliebe für schwermetallhaltiges Schiefergestein ist charakteristisch für eine neue Rhododendron-Art, die Prof. Dr. Dirk Albach von der Universität Oldenburg und der Rhododendron-Sammler Dr. Ralf Bauer aus Offenburg entdeckt haben. Die neue Art, Rhododendron smokianum genannt, besetzt damit eine ungewöhnliche ökologische Nische, wie die beiden am 1. März in der Fachzeitschrift Systematic Botany schreiben, die sie heute der Öffentlichkeit vorstellten. Die neue Art hat einen kompakteren Wuchs als andere Arten und unterscheidet sich zudem durch kleinere Blüten mit einer kurzröhrigen Blumenkrone. Das Verbreitungsgebiet beschränkt sich auf den Great-Smoky-Mountains-Nationalpark im US-Staat Tennessee, dem Namensgeber der neuen Art.

Quelle: Uni Oldenburg

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03. Mai 2021

Klimawandel dürfte Pflanzenvielfalt in Trockengebieten verändern

Untersuchungsfläche an der Havel, eine von weltweit 72 Freilandexperimenten, deren Daten in die Synthese eingeflossen sind. Foto: Kristin Ludewig

Wasser ist in vielen Ökosystemen der Erde ein knappes Gut. Dieser Mangel dürfte sich im Zuge des Klimawandels weiter verschärfen und zu einem deutlichen Rückgang der Pflanzenvielfalt führen. Mit einer Synthese von experimentellen Daten aus der ganzen Welt haben Wissenschaftler*innen des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) zum ersten Mal nachgewiesen, dass gerade Trockengebiete besonders empfindlich auf veränderte Niederschlagsmengen reagieren. Das aber kann auch für die Menschen in den betroffenen Regionen Konsequenzen haben, warnt das Team im Fachjournal Nature Communications.

Quelle: UFZ

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03. Mai 2021

Kakao wird nicht von Gnitzen bestäubt

Eine Kakaoblüte wird von einer winzigen parasitären Wespe besucht. Foto: Manuel Toledo

Ameisen und Fliegen – und nicht wie bisher angenommen Gnitzen – spielen eine entscheidende Rolle beim Bestäuben der Kakao-Pflanzen. Ein Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen hat im indonesischen Zentral-Sulawesi herausgefunden, dass die Förderung der Artenvielfalt sowie der Erhalt von Laubstreu und schattenspendenden Bäume in Agroforstsystemen wichtig sind, um die sehr kleinen Bestäuber der Kakaobäume zu fördern. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Biological Conservation erschienen.

Quelle: Uni Göttingen

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03. Mai 2021

Lichttoleranz von Cyanobakterien erhöht

Sonne, Luft und Wasser: Mehr brauchen Pflanzen und Cyanobakterien – umgangssprachlich auch als Blaualgen bezeichnet – nicht, um durch Photosynthese organische Kohlenstoffverbindungen und Sauerstoff zu produzieren. Dieser Prozess ist die Grundlage allen Lebens auf der Erde. Zuviel Sonnenlicht allerdings wirkt sich negativ aus, weil es die zellulären Solaranlagen beschädigt. Ein Team um den Biologen Dario Leister von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) hat nun mit künstlicher Evolution im Labor die Lichttoleranz von Blaualgen deutlich erhöht und über 100 beteiligte Mutationen identifiziert. Langfristig wollen die Forschenden dazu beitragen, Nutzpflanzen robuster gegen Umweltveränderungen zu machen. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal Nature Plants.

Quelle: LMU

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03. Mai 2021

Essenzielle Virulenzproteine des Maisbeulenbrandes entdeckt

Ustilago maydis-Hyphen im Inneren eines infizierten Maisblattes. Die roten Flecken werden durch ein fluoreszierendes Protein verursacht, das an eines der Proteine im oberflächenexponierten Komplex gebunden ist. Foto und (c): Kahmann, MPI für terrestrische Mikrobiologie

Um die Maispflanze zu infizieren, nutzt der Pilz-Parasit Ustilago maydis einen Komplex aus sieben Proteinen. Zahlreiche Befunde belegen eine essentielle Rolle des Komplexes bei der Krankheitsentstehung und lassen auf ein weit verbreitetes Vorkommen bei pilzlichen Pathogenen schließen. Wie das Forschungsteam um unser Ehrenmitglied, Prof. Dr. Regine Kahmann, vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in der Fachzeitschrift Nature Micrbiology schildert, hat es fünf Pilzeffektoren sowie zwei pilzliche Transmembranproteine identifiziert, die einen stabilen Proteinkomplex bilden. Fehlt nur eines dieser sieben Proteine, kommt der Infektionsprozess vollständig zum Erliegen. Ein solch starker Beitrag zur Virulenz ist sehr ungewöhnlich für Effektoren, die einzeln normalerweise nur einen jeweils kleinen Beitrag zur Virulenz leisten. Mutanten, denen Proteine des Komplexes fehlen, können die Wirtsimmunität nicht herunterregulieren, was auf eine Beteiligung des Komplexes an der Effektorabgabe hindeutet. Experimente zur Lokalisierung des Komplexes, die zum Teil mit Kooperationspartnern in den USA und an der Philipps-Universität in Marburg durchgeführt wurden, ergaben, dass sich die Proteine in Strukturen befinden, die vom Pilz in die Wirtszellen hineinreichen.

Quelle: MPI für terrestrische Mikrobiologie

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30. Apr 2021

Wie Pflanzen ihren Symbiosepartnern näherkommen

Ein Wurzelhaar (blau) wächst um die symbiotischen Bakterien (rot) herum. Foto: Pengbo Liang, Uni Freiburg

­In Wurzelzellen haben Forschende einen Faktor nachgewiesen, den die Pflanzen für den ersten physischen Kontakt mit Knöllchenbakterien benötigen. Das Team um den Zellbiologen Prof. Dr. Thomas Ott der Universität Freiburg entdeckte in der Leguminose Medicago truncatula (Schneckenklee) ein nur in Leguminosen vorkommendes Protein namens Symbiotic Formin 1 (SYFO1) und wies dessen essentielle Rolle für die Symbiose nach. Trifft ein Knöllchenbakterium auf die Wurzeln der Leguminosen, verursacht das SYFO1-Protein, dass die Härchen der Wurzel die Wachstumsrichtung verändern. Sie umwickeln so den potenziellen Partner für die Symbiose. „Wenn wir genau verstehen, wie die Symbiose zustande kommt, könnten wir Nutzpflanzen diese besondere Eigenschaft zurückgeben, die sie im Laufe der Evolution verloren haben“, sagt Ott. Zusammen mit dem Molekularbiologen Prof. Dr. Robert Grosse von der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg und dem Evolutionsbiologen Dr. Pierre-Marc Delaux vom Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV) in Toulouse/Frankreich veröffentlicht das Team die Ergebnisse im Fachmagazin Current Biology.

Quelle: Uni Freiburg

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30. Apr 2021

Mensch beschleunigt Änderung der Zusammensetzung der Pflanzenarten

Auf Teneriffa werden pollenhaltige Sedimente aus einem Bohrloch entnommen. Foto und (c): José María Fernández Palacios

Der Mensch hat die Biodiversität in allen Klimazonen der Erde erheblich beeinflusst. Unter der Leitung von Prof. Dr. Manuel Steinbauer an der Universität Bayreuth und Dr. Sandra Nogué an der University of Southampton hat ein internationales Team untersucht, wie sich die Pflanzenwelt auf 27 Inseln in verschiedenen Weltregionen seit 5.000 Jahren entwickelt hat: Fast überall löste die Ankunft des Menschen in vorher unbeeinflussten Ökosystemen eine deutlich beschleunigten Wandel der Biodiversität aus, berichten die Forschenden in der Fachzeitschrift Science. Diese Dynamik veränderter Artenzusammensetzungen war auf jenen Inseln besonders stark ausgeprägt, die innerhalb der letzten 1.500 Jahre besiedelt wurden.

Quelle: Uni Bayreuth

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29. Apr 2021

Wie Algen verhindern von Korallen ausgespuckt zu werden

Mit dem Modellsystem Exaiptasia diaphana gelang der Nachweis, dass Mikroalgen aus der Gruppe der Dinoflagellaten intrazelluläre Symbiosen initiieren, indem sie das Immunsystem ihrer Wirtszelle unterdrücken. Foto: Natascha Bechtoldt

Algen aus der Gruppe der Dinoflagellaten gehen seit Urzeiten intrazelluläre Symbiosen mit Korallen ein. Ein Forschungsteam vom Centre for Organismal Studies (COS) der Universität Heidelberg hat nun herausgefunden, dass solche Symbiosen von der Fähigkeit der Mikroalgen abhängen, das Immunsystem ihrer Wirtszelle zu unterdrücken und so die Beseitigung durch „Ausspucken“ zu vermeiden. Die Forschenden fanden außerdem Hinweise darauf, dass es sich bei dieser Immunantwort um einen evolutionär alten Abwehrmechanismus handelt, der weiter verbreitet ist als bisher angenommen. „Die Herausforderung für die Korallen besteht darin, zwischen nützlichen und potenziell schädlichen Mikroorganismen zu unterscheiden. Die Algen wiederum müssen die Immunantwort der Wirtszelle umgehen, eine intrazelluläre Nische etablieren, in der sie überleben können, und die eigenen Zellfunktionen so auf die ihres Wirtes abstimmen, dass Nährstoffe effizient ausgetauscht werden können“, erklärt Prof. Dr. Annika Guse vom COS. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachmagazin Nature Microbiology.

Quelle: Uni Heidelberg

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29. Apr 2021

Netzwerke für Ährchenbildung bei Gerste beschrieben

Gerstenähren. Foto: Eva Siebenhühner, IPK

Wie einzelne Gene bei der Bildung der Ährchen in Gerste zusammenwirken hat ein internationales Forschungsteam unter Führung des Leibniz-Institutes für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in einem mehrjährigen Forschungsvorhaben analysiert. Dazu hat es feinste Gewebeteile, die an der Organbildung der Gerstenähre beteiligt sind, mittels Laser herausgeschnitten und genauer untersucht. Die in der Fachzeitschrift Science Advances vorgestellten Ergebnisse nützen vor allem vergleichende Studien.

Quelle: IPK (pdf)

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29. Apr 2021

Artenvielfalt in Nebelwäldern schwindet – auch in Schutzgebieten

Tropische Bergnebelwälder wie der Manusela-Nationalpark auf der indonesischen Insel Seram sind oft in Wolken gehüllt. Foto: Dirk Karger, WSL

Die Fläche der tropischen Bergnebelwälder wird weltweit kleiner. Dies hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) zum ersten Mal mithilfe von Satellitendaten nachweisen können und in der Fachzeitschrift Nature Ecology & Evolution dargelegt. Mit der Abnahme ist ein immenser Verlust an Pflanzen und Tieren verbunden, die in diesen Wäldern vorkommen. Schutzgebiete zeigen dabei kaum Wirkung.

Quelle: WSL

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27. Apr 2021

Baumplantagen tragen nur bedingt zum Schutz der Biodiversität bei

Käfer erfüllen wichtige Funktionen bei verschiedenen natürlichen Prozessen, so wie dieser Mistkäfer (Oxysternon aff. conspicillatum), der sich im tropischen Regenwald Boliviens von Dung ernährt. Foto: Jaime Rodriguez

Künstlich angelegte Baumplantagen sollen helfen, den Verlust naturbelassener Wälder auszugleichen, tragen aber nur bedingt zum Schutz der Biodiversität bei. So beherbergen Plantagen weniger Käferarten als naturbelassene Altbestände und auch die Zahl der Tiere ist deutlich geringer. Das zeigt eine globale Analyse unter Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), die im Fachmagazin Forest Ecology and Management veröffentlicht wurde.

Quelle: iDiv

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22. Apr 2021

Pflanzenherkunft beeinflusst Bestäuber

Eine Erdhummel ist mit Pollen von der Acker-Witwenblume bedeckt. Foto: Peter Leßmann, WWU

Das Insektensterben und der Rückgang der biologischen Vielfalt stellen Herausforderungen für das Bestäuben von Wild- und Kulturpflanzen dar. Landschaftsökologinnen und -ökologen der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster haben jetzt genauer untersucht, wie sich die Saatgutauswahl bei Renaturierungsmaßnahmen, also die Wiederherstellung von naturnahen Lebensräumen aus kultivierten und genutzten Bodenoberflächen, auf die Förderung der Insektenvielfalt auswirkt. Dabei spielt nicht nur die Pflanzenart, sondern auch die geografische Herkunft der Samen eine wichtige Rolle: Sie hat nämlich Einfluss auf die Insektenvielfalt und darauf, wie oft die Bestäuber die Blüten besuchen. Sie publizierten ihre Studienergebnisse in der Fachzeitschrift Journal of Applied Ecology.

Quelle: WWU

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21. Apr 2021

Globale Nachhaltigkeit: Kombination von Ökolandbau und Gentechnik

Für mehr Nachhaltigkeit auf globaler Ebene sollte die EU-Gesetzgebung geändert und der Einsatz der Gen-Schere im Ökolandbau erlaubt werden. Dies fordert ein internationales Forschungsteam. Die EU-Kommission hatte im Mai 2020 die Farm-to-Fork-Strategie vorgelegt, die Teil des European Green Deal ist. Das Ziel ist es, die europäische Landwirtschaft und das Ernährungssystem nachhaltiger zu gestalten. Insbesondere soll der Anteil des ökologischen Landbaus an der Agrarwirtschaft innerhalb der EU bis 2030 auf 25 Prozent erhöht werden. Diese Steigerung gewährleistet jedoch - wenn es bei der derzeitigen EU-Rechtslage bleibt - keineswegs mehr Nachhaltigkeit, wie die Studie in der Zeitschrift Trends in Plant Science zeigt, zu der Wissenschaftler*innen aus Bayreuth, Göttingen, Düsseldorf, Heidelberg, Wageningen, Alnarp und Berkeley beigetragen haben. „Den Ökolandbau unter den gegenwärtigen rechtlichen Beschränkungen der Biotechnologie weiter auszudehnen, könnte leicht zu weniger anstatt zu mehr Nachhaltigkeit führen. Dabei bietet gerade die Gen-Schere vielversprechende Potenziale für eine nachhaltige Agrarwirtschaft“, erklärt Kai Purnhagen, Erstautor der Studie und Professor für Lebensmittelrecht an der Universität Bayreuth.

Quelle: Uni Bayreuth

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16. Apr 2021

Wie das Photosystem II zusammengebaut wird

Die Struktur des Photosystem II war bekannt. Lange war aber nicht klar, wie sie zusammengebaut wird. Foto und (c): Jan M. Schuller

Erstmals haben Forschende Struktur und Funktion eines Übergangszustands der Synthese vom Photosystem II aufklären können, dem Teil des Photosynthese-Systems von Pflanzen, Algen und Cyanobakterien, in dem der erste Schritt der Lichtreaktion stattfindet. PS II besteht aus mehr als 100 Einzelteilen, die in einem wohl orchestrierten Prozess zusammenfinden müssen, damit am Ende eine funktionierende Maschine entsteht. Eine entscheidende Rolle spielen dabei Helferproteine, die sogenannten Assemblierungsfaktoren, die für Teilschritte verantwortlich sind. „Man kann sich diese wie Roboter an einem Fließband, zum Beispiel zur Herstellung eines PKWs, vorstellen“, erklärt Prof. Dr. Marc Nowaczyk vom Lehrstuhl Biochemie der Pflanzen der RUB. „Jeder Roboter fügt ein Teil an oder setzt vorgefertigte Module zusammen, damit am Ende eine perfekte Maschine entstehen kann.“ Das internationale Forschungsteam der Ruhr-Universität Bochum (RUB), der Max-Planck-Institute für Biochemie und Biophysik, des Zentrums für Synthetische Mikrobiologie (SYNMIKRO) und des Chemie Departments der Philipps Universität Marburg, der University of Illinois Urbana-Champaign, USA, und der Université Paris-Saclay, Frankreich, hat seine Ergebnisse am 12. April 2021 in der Zeitschrift Nature Plants veröffentlicht. Die Daten zeigen die molekulare Struktur eines PS II-Übergangskomplexes mit gleich drei Helferproteinen.

Quelle: RUB

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15. Apr 2021

Wie Organismen im Riff den Folgen des Klimawandels widerstehen können

Benthische Großforaminiferen leben in flachen Gewässern wie hier auf Seegräsern. Foto: Marleen Stuhr, ZMT

Foraminiferen leben in Symbiose mit Algen und produzieren Kalkgehäuse. Forschende zeigten kürzlich im Fachjournal Oceans, wie diese kalkbildenden Einzeller auf Ozeanversauerung und -erwärmung reagieren. Die Meeresgeoökologin Dr. Marleen Stuhr vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) in Bremen leitete die Studie und schließt aus den Ergebnissen, dass die winzigen Rifforganismen den Bedingungen widerstehen könnten, wie sie für die Meere in der Zukunft vorausgesagt werden. An der Untersuchung waren neben dem ZMT auch Forschende des Leibniz-Instituts für Analytische Wissenschaften (ISAS) in Dortmund und der amerikanischen Northeastern University in Boston beteiligt.

Quelle: ZMT

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14. Apr 2021

Mikrobiom-gesteuerte Züchtung von Ölkürbissen

Die Züchtung des steirischen Ölkürbis ist mit rund 150 Jahren relativ jung und gut dokumentiert. Durch die gezielte Züchtung resistenter, immer schmackhafterer und ertragreicherer Kürbispflanzen hat sich das Samen-Mikrobiom des Ölkürbis über die Generationen mitverändert. Anhand einer gut dokumentierten Züchtungslinie konnten die Umweltbiotechnologinnen und -technologen der TU Graz erstmals nachweisen, dass die Mikroorganismen am Samen des Kürbis vererbt und wohl ausschlaggebend für bestimmte Pflanzeneigenschaften sind. Peter Kusstatscher, einer der Studienautoren, erklärt: „Wir haben Bakterien und Pilze am Samen der Ölkürbisse untersucht und herausgefunden, dass die Pflanze einen Großteil ihrer Bakterien am Samen – bis zu 60 Prozent nämlich – an die nächste Generation weitergibt, während die Pilzvielfalt am Samen weitgehend vom lokalen Bodenmikrobiom abhängt. Vererbt,“ so Kusstatscher weiter, „werden dabei vor allem für die Pflanzen nützliche Mikroorganismen. Da verhält es sich bei der Pflanze ähnlich wie beim Menschen: Babys erhalten ihr Mikrobiom auch von der Mutter.“ Die in Frontiers in Plant Science publizierten Ergebnisse ebnen erstmals den Weg hin zur Mikrobiom-gesteuerten Züchtung von Ölkürbissen. Die gezielte Züchtung eines vorteilhaften Samen-Mikrobioms führt zu Pflanzeneigenschaften, die sich positiv auf Ertrag, Gesundheit und Lagerfähigkeit von Ölkürbissen auswirken.

Quelle: TU Graz

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14. Apr 2021

Klimawandel macht es schwieriger, gute Tasse Kaffee zu bekommen

Äthiopien könnte in Zukunft weniger besonders hochwertigen Kaffee und mehr durchschnittliche, eher fade schmeckende Sorten erzeugen. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie eines internationalen Forschungsteams unter der Leitung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), das die Auswirkungen des Klimawandels auf Afrikas größtes Anbaugebiet für Kaffee untersucht und die Ergebnisse im Fachjournal Nature Scientific Reports publiziert hat. Ihre Ergebnisse sind sowohl für die Millionen von Kleinbauern des Landes, die mit Spezialitätenkaffee mehr verdienen als mit normalem Kaffee, als auch für Baristas und Kaffeegenießer auf der ganzen Welt relevant.

Quelle: PIK

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13. Apr 2021

Bäume sterben bei Trockenheit am Kollaps des hydraulischen Systems

Wenn Bäume während einer Trockenperiode sterben, sind sie verdurstet. Forschende der Universität Basel konnten in einer Feldstudie zeigen, dass der Kollaps des hydraulischen Systems für den Baumtod verantwortlich ist. Und sie fanden heraus: Die Bäume sterben möglicherweise schneller, als bisher gedacht, wie sie im Fachjournal PNAS darlegen.

Quelle: Uni Basel

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13. Apr 2021

Genetische Ursachen für Virusresistenz des Apfelwicklers

Eine mit CpGV infizierte Larve des Apfelwicklers in einem geschädigten Apfel. Foto: Johannes Jehle, JKI

Forschende des Julius Kühn-Instituts (JKI) legen erstmals globale Transkriptom-Analyse eines Granulovirus vor und liefern damit Grundlage für verbesserte biologische Bekämpfung des Apfelwicklers. Der Apfelwickler Cydia pomonella ist weltweit der wichtigste Schädling im ökologischen wie im integrierten Apfelanbau. Bereits seit Jahrzehnten wird das Insekt mit einem natürlichen Gegenspieler, dem Apfelwickler-Granulovirus (CpGV), erfolgreich bekämpft. Doch mittlerweile treten immer häufiger Apfelwicklermaden auf, die resistent gegen das Virus sind. Um die biologische Bekämpfung in Apfelanlagen auch künftig sicherzustellen, klären Forschende des Julius Kühn-Instituts (JKI) in Darmstadt die molekularen Mechanismen der Virusinfektion auf. Dazu wurde das über 140 Gene umfassende Genom des Virus in anfälligen und resistenten Apfelwicklern analysiert. Die Ergebnisse sind jetzt im Journal of General Virology erschienen.

Quelle: JKI

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08. Apr 2021

Kortikalreaktion bei Pflanzen entdeckt

Die Eizelle (l.) produziert ein Kortikalnetzwerk am oberen Pol, welches gelb-markierte Endopeptidasen enthält. Der Golgi-Apparat der Eizelle ist rot markiert. Rechts eine Drüsenzelle (Synergide), die Pollenschlauchanlockungsproteine sekretiert. Aufnahme: Dr. Andrea Bleckmann

Biologen*innen haben einen Mechanismus entdeckt, wie Pflanzen verhindern, dass Eizellen von mehreren Spermazellen befruchtet werden. Wie sie im Fachjourrnal Nature berichten ist es dem Forschungsteam vom Lehrstuhl für Zellbiologie und Pflanzenbiochemie um Professor Dr. Thomas Dresselhaus gelungen zu zeigen, dass zwei der befruchtungsinduzierten Boten-mRNAs sog. Endopeptidasen erzeugen, die nach Befruchtung in großen Mengen von der Eizelle ausgeschieden werden. In Kooperation mit Forschern*innen der Universität Wuhan (China) konnten sie jetzt zeigen, dass diese Endopeptidasen oben beschriebene Pollenschlauch-Anlockungsproteine spalten und somit inaktivieren. Es werden dadurch keine weiteren Pollenschläuche angelockt und Polyspermie wird verhindert. „Ähnlich der Kortikalreaktion bei Tieren enthält das Netzwerk Endopeptidasen, die nur nach erfolgreicher Befruchtung mit einer Spermazelle ausgeschleust werden und zu einem schnellen Block der Anlockung weiterer Pollenschläuche führt“, erläutert Dr. Andrea Bleckmann, „Indirekt wird durch diese kortikalähnliche Reaktion Polyspermie bei Pflanzen verhindert.“

Quelle: Uni Regensburg

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08. Apr 2021

Lockdown für Genom-Parasiten

Einen ausgeklügelten Mechanismus, mit dem die Integrität eines Genoms bewahrt wird, haben Forscherinnen und Forscher am Wiener Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) vorgestellt. An der Modellpflanze Arabidopsis zeigen sie, was Genome vor Schäden durch „springende Gene“ schützt und wie die Schutzverpackung per „DHL“ kommt. Sie zeigen den molekularen Wirkmechanismus von DDM1, das auf Transposons abzielt, indem es H2A.W bindet, eine Variante des Histons H2A – einer der Bausteine, die die DNA umhüllen und das dicht gepackte Chromatin bilden. Das Team entdeckte, dass die Ablagerung von H2A.W durch DDM1 auf DNA-Regionen, die reich an Transposons sind, nicht nur notwendig, sondern auch ausreichend ist, um das Chromatin zu remodellieren und die Transposons zum Schweigen zu bringen. Ihre Ergebnisse stellen sie  in der Fachzeitschrift Nature Cell Biology vor.

Quelle: GMI

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08. Apr 2021

Mais lockt mit Flavonoid Bodenbakterien an

Inmitten von jungen Maispflanzen: Dr. Peng Yu vom Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Universität Bonn. Foto und (c): Barbara Frommann

Mais kann spezielle Bodenbakterien anlocken, die ihm im Gegenzug beim Wachstum helfen: „Die von uns untersuchte Hochleistungs-Zuchtlinie 787 enthält in ihrer Wurzel große Mengen des Enzyms Flavon-Synthase 2 - das ein Molekül aus der Gruppe der Flavonoide herstellt und entlässt dies in den Boden“, erklärt Dr. Peng Yu vom Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Universität Bonn. Im Erdreich sorgen Flavonoide dafür, dass sich ganz spezifische Bakterien um die Wurzeln herum anreichern. Und diese Mikroben wiederum sind die Ursache dafür, dass sich an den Wurzeln mehr Seitenwurzeln ausbilden. „Dadurch kann der Mais unter anderem mehr Stickstoff aus der Umgebung aufnehmen“, erläutert Prof. Dr. Frank Hochholdinger vom Bonner INRES. „Aus diesem Grunde wächst er schneller, vor allem bei knapper Stickstoff-Versorgung.“ Die von den Universitäten Bonn und Southwest China geleitete Studie, an der auch der Kölner Pflanzenforscher Professor Marcel Bucher von CEPLAS (Cluster of Excellence on Plant Sciences) beteiligt war, erschient in der Fachzeitschrift Nature Plants. Die Ergebnisse könnten langfristig zur Züchtung neuer Sorten führen, die mit weniger Dünger auskommen und daher die Umwelt weniger belasten.

Quelle: Uni Bonn

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07. Apr 2021

Schnellerer Sequenzabgleich für den gesamten Baum des Lebens

Ein Forschungsteam hat neue Suchmöglichkeiten entwickelt, die Vergleiche des biochemischen Aufbaus verschiedener Arten in unterschiedlichen Zweigen des Baums des Lebens ermöglichen werden. Die Kombination von Präzision und Geschwindigkeit dieser Techniken war bislang unerreicht. Die Ergebnisse der Forschenden vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen und der Max Planck Computing and Data Facility in Garching erscheinen am 7. April in Nature Methods.

Quelle: MPI für Entwicklungsbiologie

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07. Apr 2021

Biosensor macht Auxin-Homon in Zelle sichtbar

Die Lupe vergrößert die Wurzelspitze des Arabidopsis thaliana-Keimlings: Zellkerne sind mit zunehmender Auxin-Menge von blau über grün und gelb bis rot gefärbt. Das meiste Auxin befindet sich dort, wo die Neigung (Gravitationsvektor) am größten ist. Unten: die chemische Struktur von Auxin. Grafik und (C): S. Shanmugaratnam, A.C. Stiel, M. Kolb

Die Verteilung des wachstumsregulierenden Hormons Auxin zeigt ein neuer Biosensor nun in Echtzeit an. Im Fachjournal Nature zeigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Visualisierungsinstrument in lebenden Pflanzen, das sie am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen und an der Universität Bayreuth entwickelt haben. Mit dem neuen Werkzeug lässt sich die räumliche und zeitliche Dynamik des Pflanzenhormons darstellen, etwa bei sich verändernden Umwelteinflüssen.

Quellen: Universität Bayreuth  und MPI für Entwicklungsbiologie in Tübingen

06. Apr 2021

USA: Höhere ausgebrachte Toxizität gefährdet Pflanzen und Insekten

Der Pestizideinsatz in der Landwirtschaft belastet zunehmend Krebstiere und Insekten in Gewässern. Foto: Renja Bereswill, Universität Koblenz-Landau

Die Giftigkeit der in der US-Landwirtschaft ausgebrachten Pflanzenschutzmittel hat für Pflanzen und Insekten zugenommen. Das zeigen Forschende der Universität Koblenz-Landau am 2. April in der Fachzeitschrift Science. Diesen Anstieg belegen sie außerdem bei genetisch veränderten Nutzpflanzen, die eigentlich die Pestizidbelastung für die Umwelt reduzieren sollten. „Wir haben umfangreiche Daten über die Anwendung von Pestiziden in den USA ausgewertet, die eingesetzten Pestizidmengen in Bezug zu ihrer Giftigkeit gesetzt und somit eine ‚ausgebrachte Toxizität‘ berechnet“, sagt Umweltwissenschaftler Prof. Dr. Ralf Schulz, Hauptautor der Studie aus Landau. „Dadurch erhalten wir einen ganz neuen Blick auf die möglichen Risiken für Umwelt und Biodiversität, die von der Ausbringung von Pestiziden ausgehen.“

Quelle: Universität Koblenz-Landau

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01. Apr 2021

Biologische Vielfalt für die Landwirtschaft wird unterschiedlich wahrgenommen

Wildpflanzen wie Borretsch bereichern nicht nur das Landschaftsbild, sondern fördern auch bestäubende Insekten. Foto: Niels Hellwig

Um negative Auswirkungen der Landwirtschaft auf die biologische Vielfalt zu minimieren, braucht es biodiversitäts-freundliche Bewirtschaftung. Wissenschaftlich fundierte Handlungsempfehlungen dazu werden aber von der Praxis häufig nicht aufgegriffen. Eine aktuelle Befragung zeigt, dass die einzelnen Akteure die Bedeutung der landwirtschaftlichen Biodiversität, zum Beispiel für die Bestäubung, unterschiedlich wahrnehmen. Die Studie wurde von Dr. Bea Maas von der Universität Wien (Österreich) geleitet und in Zusammenarbeit mit Dr. Anett Richter vom Thünen-Institut für Biodiversität (Braunschweig), Dr. Yvonne Fabian von Agroscope (Zürich, Schweiz) und Dr. Sara Kroos von der Columbia Universität (New York, USA) durchgeführt. Sie ist in der Zeitschrift Biological Conservation veröffentlicht.

Quelle: Johann Heinrich von Thünen-Institut

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31. Mär 2021

Biodiversität kann sich positiv auf mentale Gesundheit auswirken

Je größer die Anzahl an Pflanzen- und Tierarten in einer Region sind, desto gesünder sind die Menschen, die dort wohnen. Die Studie belegt auch eine positive Korrelation zwischen nahegelegenen Parks sowie Grünflächen und mentaler Gesundheit. Foto: Stefan Bernhardt, iDiv

In Regionen mit einer höheren Vielfalt an Pflanzen- und Vogelarten geht es den Menschen, die dort leben, besser. So lassen sich die Ergebnisse einer Studie unter Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums (SBiK-F) und der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel zusammenfassen, die im Fachmagazin Landscape and Urban Planning veröffentlicht wurde. Den Forschenden zufolge profitiert insbesondere die mentale Gesundheit von einem größeren Artenreichtum, ein direkter Einfluss auf die physische Gesundheit lässt sich hingegen nicht nachweisen.

Quelle: iDiv

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31. Mär 2021

Bodenfeuchte: ein versteckter Treiber der Kohlenstoffbilanz der Landoberfläche

Wüstenlandschaft im Joshua-Tree-Nationalpark, Kalifornien. Foto: Vincent Humphrey, Caltech, USA

Die Menge an Kohlenstoff, die von den Landökosystemen der Erde aufgenommen wird, schwankt von Jahr zu Jahr. Diese Schwankungen werden in erster Linie durch Veränderungen der Bodenfeuchte angetrieben. Ein internationales Team von Wissenschaftler*innen, darunter Prof. Markus Reichstein und Dr. Martin Jung vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, fand dies in Modellierungsexperimenten heraus, wie sie im Fachjournal Nature berichten. Überraschenderweise wirkt sich die Bodenfeuchte vor allem indirekt auf die Kohlenstoffaufnahme der Pflanzen und Böden aus, indem sie die bodennahe Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflusst.

Quelle: MPI für Biogeochemie

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29. Mär 2021

Wie sich Pflanzen an Trockenheit erinnern

Bei Trockenheit wird das Signalmolekül GABA gebildet und hemmt die Öffnung der Blattporen (links). Wird das Enzym GAD2, das Glutamat zu GABA umwandelt, genetisch ausgeschaltet, bleiben die Poren auch bei Trockenheit offen – die Pflanzen verlieren mehr Wasser (Mitte). Schleust man das Gen für GAD2 wieder in die Schließzellen ein, wird der Defekt aufgehoben. Das Experiment zeigt, dass die Schließzellen autonom Stress wahrnehmen und mit GABA-Produktion darauf reagieren. Bild: Rainer Hedrich, Uni Würzburg

Pflanzen benutzen das Signalmolekül GABA (Gamma-Aminobuttersäure), um sich an die Trockenheit eines Tages zu erinnern. Je trockener es ist, umso mehr GABA häuft sich im Lauf des Tages im Pflanzengewebe an. Und am nächsten Morgen entscheidet die GABA-Menge darüber, wie weit die Pflanze ihre Blattporen aufmacht. Die Öffnungsweite dieser Poren kann den Wasserverlust begrenzen, wie ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung des Pflanzenwissenschaftlers und Biophysikers Professor Rainer Hedrich von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg im Fachjournal Nature Communications beschreibt. „Ich erforsche seit über 35 Jahren, wie Pflanzen ihren Wasserhaushalt regulieren. Dass wir jetzt unerwartet auf eine völlig neue Strategie des Wassersparens gestoßen sind, gehört zu den größten Überraschungen in meinem Forscherleben“, sagt Hedrich.

Quelle: Uni Würzburg

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29. Mär 2021

Optogenetik: Neuer enzymatischer Lichtsensor

Violettes Licht stößt im Lichtsensor-Protein switch-Cyclop eine Signalkette an, blaues oder grünes Licht stoppt die Kette. Am Ende wird die Produktion des Signalmoleküls cGMP über das Enzym Guanylyl-Cyclase (GC) reguliert. Grafik: Shiqiang Gao, Universität Würzburg

Aus zwei Rhodopsinen der Alge Chlamydomonas reinhardtii haben Forschende einen neuartigen Lichtsensor konstruiert. Er besitzt enzymatische Aktivität und kann durch zwei unterschiedliche Lichtfarben geschaltet werden. UV-Licht oder violettes Licht führt zur Produktion von cGMP, einem wichtigen Signalmolekül in der Zelle. Ein blauer oder grüner Lichtblitz dagegen stoppt die Produktion des Signalmoleküls. Den neuen optogenetischen Schalter stellen Yuehui Tian, Georg Nagel und Shiqiang Gao von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in der Fachzeitschrift BMC Biology vor.

Quelle: Uni Würzburg

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26. Mär 2021

Warum blaue Blüten selten sind

Leberblümchen (Hepatica nobilis). Foto: Anke Jentsch

Nur wenige Blütenblätter enthalten blaue Farbpigmente. Ein internationales Forschungsteam hat nun die Gründe dafür untersucht. Eine wichtige Rolle spielen demnach der hohe chemische Aufwand bei der Herstellung blauer Farbstoffe, aber auch unterschiedliche Farbwahrnehmungen der Bestäuber. Für Bienen haben Blautöne einen auffälligeren Anteil an der Farbenpracht der Blüten als für das menschliche Auge. In der Zeitschrift Frontiers in Plant Science stellt das Team um die Bayreuther Ökologin Prof. Dr. Anke Jentsch die Daten vor.

Quelle: Uni Bayreuth

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24. Mär 2021

Effekte des CO2-Anstiegs schon im vergangenen Jahrhundert erkennbar

Das Versuchsfeld von Rothamsted Research in England. Aufnahme und (c): Rothamsted Research, TUM

Der Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre und der damit einhergehende Klimawandel hat schon im vergangenen Jahrhundert in Gras-dominierten Grünlandbeständen zu Mindererträgen geführt. Dies zeigen Forschende der Technischen Universität München (TUM), die gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Rothamsted (U.K.) eine Untersuchung auf Basis des dortigen weltweit ältesten ökologischen Dauerexperiments durchgeführt haben. Die Studie zueigt auch, wie Grünland auf den Klimawandel reagiert. Ihre Ergebnisse publizierte das Team um Hans Schnyder, Professor für Grünlandlehre an der TUM im Fachjournal BMC Biology.

Quelle: TUM

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23. Mär 2021

Drei Pflanzenfossilien zu Ehren Volker Mosbruggers beschrieben

Fossile Pflanzen nach Volker Mosbrugger benannt. Links die Blume Menatanthus mosbruggeri und rechts die 29 Millimeter lange Frucht Halesia mosbruggeri aus dem Miozän. Aufnahmen: Senckenberg (links) und Z. Kvaček (rechts)

Das heute neu erschienene Sonderheft des Senckenberg-Fachjournals Palaeobiodiversity and Palaeoenvironments ist Prof. Dr. Dr. h.c. Volker Mosbrugger gewidmet, welcher nach 15-jähriger Senckenberg-Amtszeit vor Kurzem in den Ruhestand getreten ist. Drei neuentdeckte und in der Publikation erstmalig beschriebene Fossilien – eine Blüte, eine Alge und eine Frucht – wurden nach dem ehemaligen Generaldirektor benannt. Die fossile Blüte aus der französischen Fossillagerstätte Menat mit den etwa 3 Millimeter langen Blütenblättern stammt aus dem Paleozän, ist etwa 56 Millionen Jahre alt und trägt nun den Namen Menatanthus mosbruggeri. Durch die exzellente Erhaltung in einem ehemaligen Maar-See sind auf der Blüte sogar deutlich die Staubgefäße mit den Pollenkörnern zu erkennen, die an heutige Lorbeerrosen (Kalmia) erinnern. Auch eine fossile Alge, die im Nordwesten Bulgariens gefunden wurde, trägt nun den Namen Mosbruggers. Die neue Art Closterium mosbruggeri ist der erste fossile Nachweis dieser Zieralgen-Gattung in Europa und der dritte weltweit. Das längliche Pflanzenfossil ist zwischen 12 und 11 Millionen Jahre alt und kann dazu beitragen die Evolutionsgeschichte der heute weltweit verbreiteten Algengattung besser zu verstehen. Die von Mosbrugger beschriebene, 29 Millimeter lange, Frucht Halesia mosbruggeri stammt aus dem Miozän der Tschechischen Republik und gehört zur Gattung der Schneeglöckchenbäume.

Quelle: Senckenberg

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23. Mär 2021

Wo und wie Pflanzen den Nährstoff Kalium wahrnehmen

Kaliumkonzentration in den Wurzelzellen (Zytosol) unmittelbar nach Einsetzen des Kaliummangels (Zeitreihe v. l.). Darstellung in Falschfarben: rot (höchste Konzentration) > gelb > grün > blau. Aufnahme und (c): AG Kudla, WWU

Ein deutsch-chinesisches Forschungsteam hat erstmals gezeigt, wo und wie Kalium in der Wurzel wahrgenommen wird und welche Signalwege die Anpassung des Wurzelwachstums und der Kaliumaufnahme koordinieren, damit die Kaliumversorgung der Pflanze aufrechterhalten wird. Bislang war nämlich unklar, wie Pflanzen die Verfügbarkeit von Kalium im Boden überhaupt wahrnehmen und welche Mechanismen hinter den Anpassungsreaktionen des pflanzlichen Organismus stecken. Hier bringt die neue Studie mit der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) Licht ins Dunkel, die in der Fachzeitschrift Developmental Cell erschien. Wie sie u.a. zeigten, reagiert eine bestimmte Zellgruppe zentral innerhalb der Wurzelspitze auf den Kaliummangel in der Umgebung. „Nimmt man den Pflanzen das Kalium weg, reagieren nur die Zellen der Kalium-sensitiven Nische; die Kaliumkonzentration in den übrigen Wurzelzellen ändert sich nicht", sagt Prof. Dr. Jörg Kudla vom Institut für Biologie und Biotechnologie der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster. Bisher hatte man angenommen, dass natürlicherweise die Zellen der äußersten Zellschicht, der Epidermis, zuerst auf die Verminderung der Kaliumkonzentration im Boden reagieren würden.

Quelle: WWU

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23. Mär 2021

Kurzlebige Pflanzenarten reagieren empfindlicher auf Klimawandel

Pflanzenarten mit kurzer Generationsdauer sind durch die Folgen des Klimawandels vermutlich stärker bedroht als langlebige Arten. Dies ist eines der Ergebnisse einer Studie von Forschenden des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ). Das internationale Team erfasste erstmals weltweit verfügbare Daten, vornehmlich aus Europa und Nordamerika, zur Frage, wie Pflanzenpopulationen auf Klimaänderungen reagieren. Die in Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt, dass Pflanzenmerkmale wie die Generationsdauer Vorhersagen zu Klimaanfälligkeit ermöglichen. Diese Erkenntnis kann helfen zu bewerten, welche Pflanzenarten vorrangig geschützt werden sollten.

Quelle: iDiv

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22. Mär 2021

CRISPR/Cas: Forschende schalten bis zu 12 Gene auf einmal aus

In der Arbeit nutzten die Forschenden Marker, um verschiedene Pflanzensamen voneinander zu unterscheiden. Mit bloßem Auge lässt sich kein Unterschied erkennen (links). Unter UV-Licht erscheinen transgene Samen jedoch rot, nicht-transgene grün (rechts). Aufnahmen: Jessica Lee Erickson

Viele Mutationen auf einen Streich: Mit Hilfe einer verbesserten Variante der Gen-Schere CRISPR/Cas9 lassen sich in Pflanzen bis zu zwölf Gene auf einmal ausschalten. Bislang war das nur für einzelne Gene oder kleine Gruppen möglich. Entwickelt haben den neuen Ansatz von Forschende der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) an der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Mit der Methode lässt sich das Zusammenspiel verschiedener Gene besser erforschen. Die Studie haben sie im Februar in der Fachzeitschrift The Plant Journal publiziert und heute der Öffentlichkeit vorgestellt.

Quelle: MLU

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19. Mär 2021

Kommunikationslücken bei landwirtschaftlicher Biodiversität

Um negative Auswirkungen der Landwirtschaft auf die biologische Vielfalt und damit verbundene Ökosystemleistungen zu minimieren braucht es "Biodiversitäts-freundliche" Bewirtschaftung. Warum aber werden diese wissenschaftlichen Ergebnisse selten in die landwirtschaftliche Praxis umgesetzt? Laut einer aktuellen Befragung europäischer Wissenschafter*innen und Landwirt*innen liegt dies vor allem an Wissens- und Kommunikationslücken zwischen Forschung und Praxis. Die Studie wurde von Bea Maas von der Universität Wien geleitet und in der Zeitschrift Biological Conservation veröffentlicht.

Quelle: Uni Wien

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19. Mär 2021

Dürren in Deutschland könnten extremer werden

Niedrigwasser der Elbe in Dresden. Foto: André Künzelmann, UFZ

Zukünftig könnten Dürren noch stärker ausfallen, als dies im Jahr 2018 in Teilen Deutschlands der Fall war. Die Analyse von Klimadaten des letzten Jahrtausends zeigt, dass mehrere Faktoren zusammenkommen müssen, damit eine Megadürre auftritt. Neben steigenden Temperaturen sind das die Sonneneinstrahlung sowie bestimmte Wetterlagen und Strömungsverhältnisse im Nordatlantik, wie sie für die Zukunft prognostiziert werden. Das berichten Forschende unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) jetzt im Fachmagazin Communications Earth & Environment.

Quelle: AWI

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18. Mär 2021

Schlüssel zum umfassenden Gen-Pool des Roggen

Roggen wurde erst vor 5.000 bis 6.000 Jahren zu einer reinen Kulturart. Foto: KWS Lochow GmbH (2020), IPK

Roggen ist eine ausgesprochen klimaresistente Getreidepflanze, die eine erhebliche Bedeutung für Deutschland und Nordosteuropa hat. Trotz seines großen und komplexen Genoms ist es einem internationalen Forschungsteam unter Führung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) nun gelungen, das Genom von Roggen vollständig zu entschlüsseln. Die Daten wurden in zwei Artikeln im Fachjournal Nature Genetics publiziert (DOI: 10.1038/s41588-021-00807-0 und 10.1038/s41588-021-00808-z) und sind frei zugänglich. „Die im weltweiten Maßstab vergleichsweise geringe wirtschaftliche Bedeutung in Verbindung mit der großen Komplexität des Genoms haben dazu geführt, dass Roggen international weniger im Fokus der Wissenschaft gestanden hat und sein Erbgut somit erst verspätet entschlüsselt werden konnte“, erklärt Prof. Dr. Nils Stein, Leiter der Arbeitsgruppe Genomik Genetischer Ressourcen am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und Inhaber einer Brückenprofessur an der Universität Göttingen. Dabei birgt die genetische Vielfalt des Roggen vielfältige Potenziale für die Züchtung.

Quelle: IPK (pdf)

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18. Mär 2021

Ertrag von Nutzpflanzen durch Cytokinin-Abbau steuerbar

An den Rapspflanzen im Gewächshaus der FU Berlin wird die Übertragung von Erkenntnissen der Grundlagenforschung in die Anwendung überprüft. Foto: Dr. Ireen Schwarz

Durch den Abbau des Pflanzenhormons Cytokinin kann der Ertrag von Nutzpflanzen erhöht werden. So gelang einem Forschungsteam durch gezielte Veränderungen von Genen, welche für den Abbau von Cytokinin zuständig sind, die Bildung von Blüten und Schoten bei Raps anzuregen. Dies erhöhte auch das Samengewicht der Ölpflanze. Die Bedeutung der Ertragsgene beim Raps müsste dem Forschungsteam zufolge nun in weiteren Feldversuchen überprüft werden. Ihre Identifizierung könnte auch für die Züchtung von Getreidepflanzen von Bedeutung sein, denn diese verfügen über die gleichen evolutionär konservierten Gene wie Raps. Die Ergebnisse der BMBF-geförderten Studie „SEEDS“ publizierte das Team der Freien Universität Berlin unter der Leitung des Biologen Prof. Dr. Thomas Schmülling in der Fachzeitschrift Journal of Experimental Botany. Erstautorin ist die wissenschaftliche Mitarbeiterin Dr. Ireen Schwarz.

Quelle: FU Berlin

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17. Mär 2021

Neue Methode zur Genom-Assemblierung bei Gerste

Bei der Gerste besteht das Genom aus ungefähr fünf Milliarden Nukleotiden. Foto: Eva Siebenhühner, IPK

Die Genome der Individuen einer Art unterscheiden sich von einander, sodass wir viel über genetische Diversität unserer Kulturpflanzen lernen können, wenn wir ihre Genome vergleichen. Forscher, die viele Genome untersuchen, benötigen allerdings eine schnelle und zuverlässige Methode für die Sequenzassemblierung. Ein internationales Forschungsteam unter Führung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hat nun eine neue Methode der DNA-Sequenzierung untersucht. Die Ergebnisse, die jetzt im Magazin The Plant Cell veröffentlicht wurden, sind dabei sehr vielversprechend. Die Wissenschaftler hoffen nun, die Methode künftig auch für die Assemblierung weiterer Gersten-Genome nutzen zu können.

Quelle: IPK (pdf)

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17. Mär 2021

Künstliches Licht beeinflusst die Pflanzenbestäubung auch am Tag

Künstliches Licht in der Nacht verändert die Anzahl der Pflanzen-Bestäuber-Interaktionen auch tagsüber. Foto: UZH / Agroscope

Strassenlaternen verändern die Anzahl der Blütenbesuche von Insekten nicht nur nachts, sondern auch tagsüber. Künstliches Licht in der Nacht beeinflusst somit indirekt die gesamte Gemeinschaft von Bestäubern und Pflanzen – mit unbekannten Folgen für das Ökosystem, wie Forschende von Universität Zürich (UZH) und Agroscope erstmals nachweisen. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal Nature Communications.

Quelle: UZH

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17. Mär 2021

Photosynthese-Anpassung an unberechenbare Klimabedingungen

Die Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf die Mittagsblumen-Gattung Drosanthemum, wie hier eine Drosanthemum wittebergensis am Swartbergpass in Südafrika. Foto: H.E.K. Hartmann

In trockenen Gebieten verlegen einige Pflanzen Aufnahme von CO2 in die Nacht, damit sie tagsüber ihre Spaltöffnungen geschlossen halten und die Verdunstung von Wasser verringern können. In welchem Umfang Pflanzen die fakultative CAM-Photosynthese für ihren Energiehaushalt nutzen, hängt auch von der Unregelmäßigkeit der Niederschläge ab, zeigen Forschende der Universität Bayreuth, der Universität Hohenheim und der Stellenbosch University in Südafrika nun in der Zeitschrift New Phytologist. Bisher war bekannt, dass eine geringe jährliche Niederschlagsmenge Pflanzen dazu veranlasst, die Aufnahme von CO2 teilweise auf die Nachtstunden zu verschieben. Aber auch die zunehmende Unberechenbarkeit der Wasserversorgung in einigen Gebieten, wie etwa dem südlichen Namibia, führt zu einem Anstieg der CAM-Photosynthese: Arten, die aus Gebieten mit regelmäßigeren Niederschlägen stammen und bisher nur im Tageslicht Photosynthese betrieben haben, steigen teilweise auf CAM-Photosynthese um, wenn sie in Gebiete mit unberechenbarem Niederschlag vordringen. Diese neuen Erkenntnisse haben die Forscher*innen bei vergleichenden Untersuchungen an Mittagsblumengewächsen (Aizoaceae) gewonnen, die in Küstenregionen Südafrikas und Namibias heimisch sind.

Quelle: Uni Bayreuth

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16. Mär 2021

Ältester Palmfarn weltweit

Mit 280 Millionen Jahren ist das Stück das älteste anatomisch erhaltene Fossil einer Pflanze aus der Ordnung der Cycadales. Foto: Senckenberg

Forschende haben das weltweit älteste anatomisch erhaltene Fossil eines Palmfarns aus der „Irati Formation“ in Brasilien beschrieben. Der etwa 280 Millionen Jahre alte baumförmige Stamm ist ein Hinweis, dass diese Samenpflanzen sehr viel früher weltweit verbreitet waren, als es bislang angenommen wurde. „Unsere neueste Entdeckung zeigt, dass diese Pflanzen schon vor 280 Millionen weiter verbreitetet waren, als bisher vermutet“, erklärt Rafael Spiekermann, Doktorand am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt. Die Studie der Wissenschaftler*innen von Senckenberg und brasilianischer Universitäten erschien im Fachjournal Review of Palaeobotany and Palynology

Quelle: Senckenberg

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15. Mär 2021

Eichen zeigen: Europa erlebt seit 2015 die schlimmste Sommer-Trockenperiode der letzten zwei Jahrtausende

Sommertrockenheit der vergangenen 2100 Jahre. Grafik und (c): Ulf Büntgen, Uni Mainz

Die Trockenheit der vergangenen Sommer war in Europa schlimmer als je zuvor in den letzten 2100 Jahren. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie, die ein internationales Forschungsteam erstellt hat. Das Team untersuchte den chemischen Fingerabdruck von europäischen Eichen, um das Sommerklima während 2110 Jahren zu rekonstruieren. Demnach bestand ein langfristiger Trend zur Trockenheit, aber seit 2015 hat sich die Dürresituation plötzlich verschärft – weit heftiger als in den 2000 Jahren zuvor. Diese Abweichung ist vermutlich das Ergebnis des vom Menschen verursachten Klimawandels und den damit verbundenen Veränderungen des Jetstreams in der Atmosphäre. Die Ergebnisse der Studie von Forschenden der Johannes Gutenberg-Universität Mainz wurden in dem Fachjournal Nature Geoscience veröffentlicht.

Quelle: JGU

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