Artikel zur Kategorie Forschungsergebnis


22. Mai 2020

Wie bei Pflanzen Hilfe in Konkurrenz umschlägt

Je dichter Gewächse stehen, desto geringer sind die Chancen der einzelnen Pflanze auf gutes Gedeihen – so lautet eine allgemeine Erkenntnis in der Ökologie. Nun haben Dr. Ruichang Zhang und Professorin Katja Tielbörger vom Institut für Evolution und Ökologie der Universität Tübingen die Allgemeingültigkeit dieses Zusammenhangs in Frage gestellt. Sie haben ein neues theoretisches Modell entwickelt, in dem sich Pflanzen an einem Standort in Stresssituationen gegenseitig auch positiv beeinflussen können. Die Vorhersagen, die sich aus ihrem mathematischen Modell ergeben, fanden sie in Experimenten mit Pflanzen bis ins Detail bestätigt. Ihre Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-020-16286-6) veröffentlicht.

Quelle: Uni Tübingen

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19. Mai 2020

Trockene Moore sind Brandbeschleuniger in der borealen Vegetationszone

Torfmoose können ihren Wasserverlust nicht regulieren. Foto: Martin Wilmking, Uni Greifswald

Pflanzen aus Wäldern reagieren anders auf ansteigende Temperaturen als jene aus Torfmooren. Letztere haben kaum Schutzmechanismen gegen die Austrocknung; ausgetrocknet erhöht sich die Waldbrandgefahr. Waldbrände wiederum heizen die globale Erwärmung an. Das hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der kanadischen McMaster Universität (Hamilton) und Beteiligung der Universität Greifswald mit Messdaten aus borealen Wäldern und Mooren der ganzen Welt belegt. Sie wollten mehr über den Wasserkreislauf in Ökosystemen der borealen Vegetationszone erfahren. Die im Fachmagazin Nature Climate Change (https://www.nature.com/articles/s41558-020-0763-7) erschienene Studie gibt Aufschluss über den Einfluss des Klimawandels auf boreale Wälder und Moore.

Quelle: Uni Greifswald

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19. Mai 2020

Wie Stickstoff-Düngung die Funktionsweise von Wiesen beeinflusst

Kleine Holzpfähle begrenzen insgesamt 336 kleine Pflanzenparzellen auf einer von rund 3000 Quadratmeter grossen Wiesenfläche. PaNDiv ist das grösste Experiment für Biodiversität und Ökosystemfunktionen in der Schweiz. Foto: N. Pichon

Auf einer 3000 Quadratmeter grossen Wiese in Münchenbuchsee starteten Forschende des Instituts für Pflanzenwissenschaften der Universität Bern vor vier Jahren das grösste Experiment für Biodiversität und Ökosystemfunktionen in der Schweiz. Die erste wissenschaftliche Publikation aus dem Projekt in der Fachzeitschrift Functional Ecology (DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2435.13560) zeigt die Auswirkungen der Stickstoff-Düngung auf die Funktionsweise von Ökosystemen: Eine Stickstoff-Anreicherung beschleunigt die Zersetzungsraten des Pflanzenmaterials. "Die Wirkung trat allerdings indirekt ein: Der Stickstoff führt dazu, dass auf den Parzellen die schnell wachsenden Pflanzen die langsamer wachsenden mehr und mehr verdrängen", sagt Noémie Pichon, Hauptautorin des Artikels. Weil schnell wachsende Pflanzen auch schneller verrotten als langsam wachsenden Pflanzen, werde durch die Veränderung in der Artenzusammensetzung auch die Zersetzung beschleunigt . "Die Auswirkungen von Stickstoffdüngung auf die Kompostierung werden also unterschätzt, wenn man die Veränderung der Artenzusammensetzung nicht miteinbezieht", resümiert Pichon.

Quelle: Uni Bern

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19. Mai 2020

Künftige Innovationen im Nahrungsmittelsystem

In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Food (DOI: 10.1038/s43016-020-0074-1) veröffentlicht wurde, hat ein internationales Forscherteam mit Beteiligung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) jetzt bewertet und kategorisiert, welche Innovationen das Potenzial haben, das Ernährungssystems nachhaltig zu verändern und was für ihren Erfolg entscheidend ist - von künstlichem Fleisch und Meeresfrüchten über bioangereicherte Nutzpflanzen, verbesserter Photosynthese bis hin zu verbesserten Klimaprognosen. Das berichtet das PIK beim Informationsdienst Wissenschaft (idw).

Quelle: PIK beim idw

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15. Mai 2020

Das Genom des Jojobastrauches - eines einzigartigen Wachsspeichers

Die Samen von Jojoba sind eine der weltweit einzigen bekannten nachhaltigen Quellen für Flüssigwachsester. „Jojoba ist die einzige uns bekannte Pflanze, die in der Lage ist, diese Wachse im Samen zu speichern," sagt Dr. Ljudmilla Borisjuk, Leiterin der Forschungsgruppe Assimilat Allokation und NMR am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben. Das flüssige Wachs wird üblicherweise als Jojobaöl bezeichnet. Jojobaöl hat mehrere Vorteile und findet in Pharmazie, Kosmetik und Haarpflegeprodukten eine breite Verwendung. Ein internationales Team von Wissenschaftlern (USA, Deutschland und China) hat nun seine Kräfte gebündelt, um Transkriptom, Proteom und Lipidom von Jojobasamen umfassend zu untersuchen. Am 11. März haben sie über die Sequenzierung des 887 Megabasen (Mb) großen Jojoba-Genom in der Zeitschrift Science Advances (DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aay3240) berichtet. Heute stellte das IPK die Studie der Öffentlichkeit vor.

Quelle: IKP (pdf)

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14. Mai 2020

Wie aus einer Minze Katzenminze wurde

Katzenminze gibt den Duftstoff Nepetalacton ab, der bei geschlechtsreifen Katzen eine Art Rausch auslöst: Riechen die Katzen daran, werden sie regelrecht „high“, wälzen sich am Boden und zeigen auffallende Verhaltensweisen. Foto: Phil Robinson

Katzenminze ist für ihre berauschende Wirkung auf Katzen bekannt. Dafür verantwortlich ist der Duftstoff Nepetalacton, ein flüchtiges Iridoid. Ein internationales Forschungsteam fand jetzt mittels Genomanalysen heraus, dass die Fähigkeit, Iridoide zu bilden, bei den Vorfahren der Katzenminzen im Laufe der Evolution schon verloren gegangen war. Die Nepetalacton-Biosynthese in der Katzenminze ist also das Resultat einer „wiederholten Evolution“, allerdings mit dem Unterschied, dass sich dieses besondere Iridoid in der chemischen Struktur und den Eigenschaften sowie seiner ökologischen Funktion von anderen chemischen Verbindungen aus dieser Naturstoffgruppe grundlegend unterscheidet. Das schildern Forschende des Max-Planck-Instituts (MPI) für chemische Ökologie im Fachjournal Science Advances (DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aba0721).

Quelle: MPI für chemische Ökologie

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14. Mai 2020

Die Gen-Armut fleischfresser Pflanzen

Die leischfressenden Pflanzen Venusfliegenfalle, Sonnentau und Wasserfalle (v.l.n.r.). Foto: Dirk Becker und Sönke Scherzer

Das Erbgut der fleischfressenden Pflanzen Venusfliegenfalle, Sonnentau und Wasserfalle ist entschlüsselt. Venusfliegenfalle, Sonnentau und Wasserfalle besitzen trotz ihrer unterschiedlichen Lebensweisen und Fangmechanismen eine übereinstimmende „Basis-Ausstattung“ von Genen, die für die fleischfressende Lebensweise, die Karnivorie, essenziell sind. „Die Funktion dieser Gene steht im Zusammenhang mit der Fähigkeit, Beutetiere zu spüren, zu verdauen und ihre Nährstoffe zu verwerten“, erklärt Pflanzenwissenschaftler Rainer Hedrich. „Den Ursprung der Karnivorie-Gene konnten wir auf ein Duplikationsereignis zurückverfolgen, das vor vielen Millionen Jahren im Erbgut des letzten gemeinsamen Vorfahren der drei karnivoren Spezies geschah“, sagt Jörg Schultz. Zu ihrer Überraschung stellten die Forscher der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg fest, dass die Pflanzen für die Karnivorie nicht besonders viele Gene brauchen. Stattdessen gehören die drei untersuchten Arten sogar zu den genärmsten Pflanzen, die man kennt. Drosera besitzt 18.111, Dionaea 21.135 und Aldrovanda 25.123 Gene. Die meisten Pflanzen haben dagegen zwischen 30.000 und 40.000 Gene. Ihre Ergebnisse publizierten die Forschenden in der Fachzeitschrift Current Biology (DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.04.051).

Quelle: JMU

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14. Mai 2020

Baumkronen schützen Waldlebewesen vor Klimaerwärmung

Hemisphärisches Foto eines Buchenwaldes. Je dichter das Kronendach, desto stärker ist dessen kühlender Effekt im Unterholz und auf dem Waldboden. Bild: Pieter de Frenne

Das kühlende Blätterdach der Bäume schützt Waldorganismen vor Temperaturextremen. Es hat einen wichtigen Einfluss auf ihre Anpassung an die Klimaerwärmung, weist eine internationale Studie unter Leitung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL nach, die heute im Fachjournal Science (DOI: https://doi.org/10.1126/science.aba6880) erscheint. Beteiligt waren auch Forschende der Uni Jena.

Quelle: WSL

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13. Mai 2020

Klimawandel fördert im Boden lebende Erreger von Pflanzenkrankheiten

Die Forscher entnehmen Bodenproben in Spanien. Trockengebiete gehören heute zu den Ökosystemen mit den höchsten Anteilen an bodengebundenen Pflanzenpathogenen. Foto: Beatriz Gozalo, iDiv

Die Klimaerwärmung wird weltweit zu einer Zunahme von bodengebundenen Krankheitserregern für Pflanzen führen. Darunter sind auch Krankheiten wichtiger Nahrungs- und Arzneipflanzen, was langfristig die Ernährungssicherheit und Lebensqualität der Weltbevölkerung gefährden könnte. Zu diesem Ergebnis kommt eine experimentelle Studie unter Beteiligung von Wissenschaftler*innen des Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Universität Leipzig (UL) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), die im Fachmagazin Nature Climate Change (https://doi.org/10.1038/s41558-020-0759-3) veröffentlicht wurde. Die Forschenden bieten dazu auch ein Erklär-Video in englischer Sprache an (https://www.youtube.com/watch?time_continue=9&v=97lbPMh1YbU&feature=emb_logo).

Quelle: iDiv

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13. Mai 2020

T6P – Das „Insulin“ der Pflanzen

Schema der Saccharose-Synthese und des Saccharose-Transports im Blatt und Lokalisierung des T6P-synthetisierenden Proteins TPS1 im Spross- und Wurzelgefäßsystem sowie in der Sprossspitze. Grafik: MPI für Pflanzenphysiologie

Wie Pflanzen ihren Zuckerstoffwechsel mit Trehalose-6-phosphat (T6P), den Zuckertransport und die Reservestoffspeicherung regulieren, haben Franziska Fichtner, John Lunn und Kolleg*innen aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Mark Stitt vom Max-Planck-Institut (MPI) für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm untersucht. Bislang fehlte detailliertes Wissen, wie die T6P-Signalübertragung konkret funktioniert und wo sie stattfindet. Wie dies in Arabidopsis thaliana funktioniert, haben die Forschenden am 1. Mai im Fachjournal The Plant Cell (DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.19.00837) vorgestellt.

Quelle: MPI für Pflanzenphysiologie

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12. Mai 2020

Große Artenvielfalt – viele Heilpflanzen

Der Regenwald im Nationalpark Mount Halimun Salak auf der indonesischen Insel Java ist ein Hotspot der Artenvielfalt. Foto: Alexandra Müllner-Riehl, Uni Leipzig

Wie die Suche nach pflanzlichen Wirkstoffen mit neuartigen Strukturen und Wirkprinzipien erheblich erleichtert werden kann, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Leipzig (UL), des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) aufgezeigt. Anhand von Datenanalysen zu Verwandtschaft, Verbreitung und Inhaltsstoffen konnten sie Pflanzen ermitteln, die reich an anti-infektiven Substanzen sind. Erfasst wurden rund 7500 Pflanzenarten, denen insgesamt 16500 der in den Substanzdatenbanken notierten Metaboliten zugeordnet werden konnten. Knapp 2900 dieser Metaboliten waren nach aktuellem Wissensstand als Substanzen mit anti-infektiver Wirkung gegen Viren, Bakterien, Pilze oder Parasiten gelistet. Diese 2900 potentiellen Wirkstoffe werden von insgesamt 1600 der vorhandenen 7500 Arten produziert. Der von ihnen entworfene Ansatz ermöglicht Vorhersagen darüber, in welchen Pflanzengruppen und geografischen Gebieten eine besonders hohe Dichte an Arten mit heilenden Wirkstoffen zu erwarten ist. In derart modellierten Hotspots könnte die Suche nach neuen Medizinalpflanzen künftig gezielter erfolgen. Ihre Methode stellen sie im Fachjournal PNAS vor (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1915277117).

Quelle: Uni Leipzig

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11. Mai 2020

Wie Pflanzen vergessen

Ein internationales Team um Michael Borg aus dem Labor von Frederic Berger am Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (GMI) herausgefunden, wie Pflanzen vergessen. Das Forschungsergebnis ist im Fachmagazin Nature Cell Biology (https://www.nature.com/articles/s41556-020-0515-y) publiziert.

Quelle: GMI

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11. Mai 2020

Weihrauch programmiert Entzündungsenzym um

Ein Weihrauchbaum, aufgenommen im Oman. Foto: Moritz Verhoff

Ein Forschungsteam der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) und der Louisiana State University (USA) hat den molekularen Mechanismus der entzündungshemmenden Wirkung eines Naturstoffs aus Weihrauchharz aufgeklärt. Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Enzym 5-Lipoxygenase: Das normalerweise entzündungsfördernde Enzym wird durch den Naturstoff zu einem entzündungshemmenden Protein umprogrammiert, zeigen sie im Fachjournal Nature Chemical Biology (DOI: https://doi.org/10.1038/s41589-020-0544-7).

Quelle: FSU

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07. Mai 2020

Globaler Handel mit Soja geht auf Kosten des Klimas

Die EU importierte zwischen 2010 und 2015 insgesamt 67,6 Millionen Tonnen Treibhausgasemissionen, die in den brasilianischen Sojaimporten enthalten sind, China 118,1 Millionen Tonnen. Grafik und (c): Neus Escobar et. al., Global Environmental Change; DOI: 10.1016/j.gloenvcha.2020.102067

In welchem Ausmaß Anbau und Handel brasilianischen Sojas das Weltklima belasten, hängt ganz erheblich vom jeweiligen Anbaugebiet ab. Das zeigt eine aktuelle Studie, die die Universität Bonn zusammen mit Partnern aus Spanien, Belgien und Schweden durchgeführt hat. In manchen Regionen fallen demnach beim Export von Soja und Sojaprodukten mehr als 200 Mal so hohe CO2-Emissionen an wie in anderen. Die EU importierte zwischen 2010 und 2015 Soja vor allem von Standorten, in denen für den Anbau große Savannen- und Waldflächen in Ackerland umgewandelt wurde. Die Analyse ist nun in der Zeitschrift Global Environmental Change (DOI: https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2020.102067) erschienen.

Quelle: Uni Bonn

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06. Mai 2020

Pflanzen-Cocktail hilft gegen den Alkohol-Kater

Eine Mischung aus Pflanzenextrakten hilft effektiv gegen Symptome, die durch übermäßigen Alkoholgenuss verursacht werden und sich meist am nächsten Tag als Kater zeigen. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie, die Prof. Dr. Bernhard Lieb und Patrick Schmitt von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) durchgeführt haben. Demnach wirkt ein Pflanzen-Cocktail aus Früchten, Blättern und Wurzeln von aus Acerola, Kaktusfeige, Ginkgo, Silberweide und Ingwer versehen mit Mineralstoffen und Vitaminen, gut gegen die häufigsten Kater-Beschwerden wie Kopfschmerzen und Übelkeit. Mineralstoffe und Vitamine alleine hatten keinen günstigen Effekt. „Unsere Ergebnisse machen deutlich, dass eine Intervention gegen Kater-Beschwerden auch eine klinische Signifikanz hat“, sagt Patrick Schmitt. An der Untersuchung nahmen 214 Probanden im Alter zwischen 18 und 65 Jahren teil. Die studie erschien im Fachmagazin BMJ Nutrition, Prevention & Health (DOI: http://dx.doi.org/10.1136/bmjnph-2019-000042).

Quelle: JGU

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06. Mai 2020

Baumwachstum in den Trockenjahren 2018 und 2019

Dendrometer an den Bäumen, hier an einer Hainbuche. Sie messen im Mikrometerbereich jede Umfangsänderung des Stammes und erlauben hochaufgelöste Analysen von Klima-Wachstumsbeziehungen. Foto: Tobias Scharnweber

Welchen Einfluss hatten die beiden Trockenjahre 2018 und 2019 auf das Wachstum der regionalen Wälder? Dieser Frage gingen Forschende der Arbeitsgruppe Landschaftsökologie und Ökosystemdynamik am Institut für Botanik und Landschaftsökologie der Universität Greifswald nach und vermaßen dazu das Dickenwachstum verschiedener typischer Laubbaumarten des Norddeutschen Tieflandes wie Buche, Eiche, Ahorn und Hainbuche. Die Sommer 2018 und 2019 waren extrem warm und trocken, und doch unterscheidet sich das Baumwachstum in beiden Jahren signifikant. 2018 konnten alle Baumarten von den sehr feuchten Winterbedingungen profitieren und zeigten in Norddeutschland trotz Rekordtemperaturen und Trockenheit im Sommer ein überdurchschnittliches Wachstum. Ganz anders 2019. Hier waren schon im Frühjahr die Bodenwasserspeicher leer, Buche und Hainbuche reagierten mit Wachstumseinbrüchen von bis zu 70 Prozent. Bergahorn und Eiche waren zwar nicht so stark betroffen, doch auch hier lag das Wachstum deutlich unter dem Durchschnittswert der vorhergehenden Jahre. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal Environmental Research Letters (DOI: https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab865d).

Quelle: Uni Greifswald

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05. Mai 2020

Wie Pflanzen Licht wahrnehmen

Phytochrom-Moleküle vermitteln Pflanzen eine Art von Sehvermögen, mit dem sie die Biochemie von Zellen und ihre Entwicklung steuern. Unklar war bislang jedoch, wie Phytochrome genau funktionieren: Wie wird das Licht aufgenommen? Was passiert danach im Molekül, wie wird das Lichtsignal weitergegeben? Die Arbeitsgruppe von Prof. Jon Hughes am Institut für Pflanzenphysiologie der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) hat nun gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Berlin in der Fachzeitschrift Nature Plants (https://www.nature.com/articles/s41477-020-0638-y) die dreidimensionalen Strukturen von verschiedenen pflanzlichen Phytochrom-Molekülen geschildert. Darin sichtbar ist das Bilin-Pigment, womit das Photon – also Licht – aufgenommen wird, auch die chemischen Verbindungen zwischen dem Bilin und dem Protein sind erkennbar. Ein Teil des Bilin-Pigments dreht, wenn es durch Lichtenergie angeregt wird. Dies ändert die Wechselwirkung mit dem Protein, sodass ein Teil seiner Struktur auseinandergerissen und neu gebildet wird. Diese Änderungen wiederum schalten die Signalweiterleitung ein.

Quelle: JLU

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04. Mai 2020

Photosynthetischer Wasserstoff aus Bakterien

Gemeinsam mit Dr. Jens Appel, Vanessa Hüren und Dr. Marko Böhm (von links nach rechts) erforscht Dr. Kirstin Gutekunst, wie sich Cyanobakterien zur Produktion solaren Wasserstoffs einsetzen lassen. Foto und (c): Sarah Hildebrandt

Die Nachwuchsgruppe "Bioenergetik in Photoautotrophen" untersucht, wie sich Cyanobakterien in Wasserstoff-Fabriken verwandeln lassen. Dazu hat Dr. Kirstin Gutekunst mit ihrem Team am Botanischen Institut von Professor Rüdiger Schulz an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) einen Ansatz entwickelt, um bei der Photosynthese in Cyanobakterien entstehende Elektronen umzuleiten und den Stoffwechsel der lebendigen Organismen primär zur Herstellung von Wasserstoff anzuregen. Im Fachjopurnal Nature Energy (https://www.nature.com/articles/s41560-020-0609-6) beschreiben die Forschenden, wie sich dieser Mechanismus möglicherweise in Zukunft für biotechnologische Anwendungen nutzen lässt: Sie konnten eine Hydrogenase der lebendigen Cyanobakterien so an die Photosynthese koppeln, dass das Bakterium über lange Zeiträume solaren Wasserstoff produziert und nicht wieder verbraucht.

Quelle: CAU

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27. Apr 2020

Gentechnik und Genomchirurgie können Landwirtschaft umweltfreundlicher machen

Methoden der Genomchirurgie können helfen, die kleinbäuerliche Landwirtschaft in Afrika produktiver, umweltfreundlicher und klimaangepasster zu machen. Foto: S. Koppmair

Wie eine aktuelle Studie zeigt, können die neue Züchtungstechnologien – wie Gentechnik und Genomchirurgie – dabei helfen, die Landwirtschaft produktiver und gleichzeitig umweltfreundlicher zu machen. Die Ergebnisse hat das Team um Prof. Dr. Matin Qaim von der Universität Göttingen gestern in der Fachzeitschrift Applied Economic Perspectives and Policy (DOI: https://doi.org/10.1002/aepp.13044) veröffentlicht.

Quelle: Uni Göttingen

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27. Apr 2020

Was die Saugkraft der Pflanzen limitiert

Querschnitt eines anwachsenden Hohlraums im Zentrum einer Lipid-Doppelschicht in einem pflanzlichen Versorgungskanal. Grafik und (c): Matej Kanduc, Jožef-Stefan Institute, Ljubljana

Mittels Unterdruck saugen Pflanzen Wasser aus der Erde. Weshalb der Wert des Drucks dabei etwa -100 bar nicht unterschreitet, war bislang ein ungelöstes Rätsel. Eine interdisziplinäre und internationale Forschergruppe berichtet nun in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.1917195117), dass offenbar so genannte Lipidaggregate in den Pflanzensäften für das Phänomen verantwortlich sind. Simulationen und Modellrechnungen zeigen, wie sich auf Grund der Lipide wachsende Hohlräume bilden, die die Flüssigkeitssäule bei zu großen Unterdrücken abreißen lassen, meldet das Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung.

Quelle: MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung

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24. Apr 2020

Dramatischer Schwund an Futterpflanzen für Insekten

Ein Hornkleewidderchen sitzt auf einer Wiesenflockenblume. Foto und (c): Beat Wermelinger

Noch vor einigen Wochen war das “Insektensterben” in aller Munde. Die Wissenschaft diskutierte im Wesentlichen drei Ursachen:

  • die Zerstörung der Habitate,
  • Pestizide in der Landwirtschaft und
  • den Rückgang der Futterpflanzen für Insekten.

Ein Forschungsteam der Universitäten Bonn und Zürich sowie der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL haben nun erstmals nachgewiesen, dass im Kanton Zürich die Diversität der Futterpflanzen für Insekten in den vergangenen rund 100 Jahren dramatisch abgenommen hat. Die für ganz Mitteleuropa repräsentative Studie haben sie im Journal Ecological Applications (DOI: https://doi.org/10.1002/EAP.2138) veröffentlicht. „In den vergangenen rund 100 Jahren ist im Kanton Zürich ein genereller Rückgang an Futterpflanzen für unterschiedliche Insekten zu verzeichnen“, sagt Erstautor Dr. Stefan Abrahamczyk vom Nees-Institut für Biodiversität der Pflanzen der Uni Bonn.

Quelle: Uni Bonn

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23. Apr 2020

Europäische Steppengebiete entscheidend für biologische Vielfalt

Der Esparsetten-Tragant war eine der drei untersuchten Pflanzenarten der Studie. Foto: Andreas Hilpold

Kleinflächige, isolierte europäische Steppen sind überproportional bedeutend für den Erhalt der biologischen Vielfalt Eurasiens. Zu diesem Schluss kam ein internationales Forschungsprojekt unter der Leitung der Universität Innsbruck. Die Wissenschaftler*innen publizierten ihre Ergebnisse im Fachmagazin Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15620-2). Sie lieferten damit Ergebnisse von einer groß angelegten, multidisziplinären Biodiversitätsstudie, die für eine effiziente Naturschutzplanung von zentraler Bedeutung sind.

Quelle: Uni Innsbruck

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22. Apr 2020

Genomanalyse: Methode spürt Varianten auch in unvollständigen Genomen auf

Oft sind es nur winzige Varianten im Erbgut, die dafür ausschlaggebend sind, welche Merkmale ein Organismus ausprägt. Foto: MPI für Entwicklungsbiologie

Blütenfarben, Duftstoffe oder Substanzen, die sich therapeutisch nutzen lassen – oft sind es nur winzige Varianten im Erbgut, die dafür ausschlaggebend sind, welche Merkmale ein Organismus ausprägt. Die Fahndung nach solchen Varianten gestaltet sich oft wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Forschende des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie in Tübingen veröffentlichen am 13. April in Nature Genetics (DOI: https://doi.org/10.1038/s41588-020-0612-7) eine Methode, mit der sich solche Genvarianten selbst bei Arten aufspüren lassen, deren Erbgut noch nicht vollständig entziffert ist. Diese ist nicht nur schneller als der traditionelle Weg – sie eröffnet auch die Möglichkeit, bei bislang nur wenig untersuchten Pflanzen, Gene ausfindig zu machen, die eine grundlegende Rolle für die Biosynthese medizinisch wertvoller Inhaltsstoffe spielen. Das melden die Tübinger beim Informationsdienst Wissenschaft (idw).

Quelle: MPI für Entwicklungsbiologie beim idw

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21. Apr 2020

Bakterien senken Methan-Ausstoß im Reisanbau

Der weltweite Reisanbau ist schlecht fürs Klima, denn die Felder sondern viel Methan ab. Ein Team der Universitäten Aarhus (Dänemark) und Duisburg-Essen (UDE) hat möglicherweise eine Lösung gefunden: Werden dem Boden so genannte Kabelbakterien hinzugefügt, können die Methanemissionen um mehr als 90 Prozent gesenkt werden. Darüber berichtet aktuell Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15812-w).

Quelle: UDE

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20. Apr 2020

Pflanzenfresser profitiert von Pilzen auf Pappeln

Aber bitte mit Sporen! Die Raupe eines Schwammspinners macht sich über die Sporen des Rostpilzes Melampsora larici-populina her, der sich auf einem Pappelblatt ausgebreitet hat. Foto: Franziska Eberl, MPI für chemische Ökologie

Blätter der Schwarzpappel sind besonders anfällig für den Angriff durch Schwammspinner (Lymantria dispar), wenn sie von einem Pilz infiziert sind. Ein Forschungsteam am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena fand nun heraus, dass besonders die jungen Raupen des Schädlings ihren Speiseplan durch die pilzliche Nahrung aufwerten: Raupen, die Blätter fraßen, die mit Pilzsporen übersät waren, entwickelten sich schneller und verpuppten sich einige Tage früher als Raupen, die nur Blattgewebe verspeist hatten. „Egal ob Rostpilz oder Mehltau, vor allem junge Raupen haben sich über die Pilze hergemacht und Blätter mit Pilzbefall lieber gefressen“, sagt Franziska Eberl, die Erstautorin der Studie. Die Ergebnisse werfen ein völlig neues Licht auf die Ko-evolution von Pflanzen und Insekten, in der Pilze und andere Mikroorganismen eine viel größere Rolle spielen, als bislang angenommen, wie die Forschenden im Fachmagazin Ecology Letters (DOI: https://doi.org/10.1111/ele.13506) berichten.

Quelle: MPI für chemische Ökologie

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20. Apr 2020

Pilzinfektionen: Systemische Unterdrückung des Weizen-Immunsystems

Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von Pilzhyphen, die eine Spaltöffnung des Weizen-Blatts in der frühen Phase einer Infektion durchwachsen. Foto und (c): Dr. Janine Haueisen

Wie Forschende der Uni Kiel herausfanden, schädligt der Pilz Zymoseptoria tritici Weizen, indem er das Immunsystem der Wirtspflanze herunterreguliert, um neue Infektionen zu ermöglichen. Demnach beeinflusst der Pilz den pflanzlichen Stoffwechsel und verändert die Zusammensetzung des Weizenmikrobioms. Außerdem bewirkt eine räumlich begrenzte Infektion mit Z. tritici eine systemische Unterdrückung des pflanzlichen Immunsystems, die dem Schädling die weitere Ansiedlung erleichtert. Ihre Arbeit veröffentlichten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15633-x).

Quelle: Uni Kiel

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15. Apr 2020

Duftstoff der Minze hemmt Wachstum von Unkräutern

Mit ihren ätherischen Ölen hält die Minze Unkraut fern – das darin enthaltene Menthon könnte Grundlage für umweltfreundliche Bioherbizide sein. Foto: Jana Müller

Im Wettbewerb um Bodenfläche, Nährstoffe und Wasser sind manche Pflanzen sehr erfolgreich: Sie behindern das Wachstum ihrer Konkurrenten durch chemische Signale, die bei der Nachbarpflanze den Zelltod auslösen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Botanischen Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) untersuchen, wie dieser Effekt zustande kommt, um ihn für die Entwicklung umweltfreundlicher Bioherbizide zu nutzen. Wie Mohammed Sarheed aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Peter Nick in seiner Doktorarbeit Allelopathic compounds from Mint target the cytoskeleton from cell biology towards application as bioherbicides (DOI: https://doi.org/10.5445/IR/1000099195) darlegt, ist Menthon besonders gegen das auf Bergweiden vorkommende Unkraut Ampfer wirksam. Darin beschreibt er auch, dass das Duftöl der Pferdeminze auf das Protein Actin zielt, dort zur zellulären Selbsttötung führt und auf diese Weise hochwirksam gegen die Ackerwinde ist. Hier verstehen die Forscherinnen und Forscher den Mechanismus, obwohl sie den dafür ursächlichen Stoff noch nicht identifiziert haben. Sarheeds Untersuchungen am KIT ergaben zudem, dass Menthon das Wachstum von HeLa-Zellen – menschlichen Krebszellen – hemmt.

Quelle: KIT

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13. Apr 2020

Pflanzenvielfalt in Europas Wäldern nimmt ab

Der Waldsauerklee (Oxalis acetosella) wächst auf sauren Waldböden an schattigen Standorten und kommt in den nördlichen und gemäßigten Breiten Europas und Asiens vor. Foto: Jonathan Lenoir, Jules Verne University of Picardie, via iDiv

In Europas gemäßigten Wäldern werden wenig verbreitete Pflanzenarten von jenen Arten verdrängt, die stärker verbreitet sind. Ein internationales Forscherteam unter Leitung des Deutschen Zentrums für Integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) hat nun herausgefunden, dass diese Entwicklung mit einer erhöhten Stickstoffverfügbarkeit zusammenhängt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachmagazin Nature Ecology & Evolution (DOI: https://doi.org/10.1038/s41559-020-1176-8). Das internationale Forschungsteam hat dazu insgesamt 68 verschiedene Standorte in gemäßigten Wäldern Europas – darunter auch Waldstandorte in Thüringen, Brandenburg und Bayern – untersucht und analysiert, wie sich die Artenvielfalt krautiger Pflanzen im Laufe der vergangenen Jahrzehnte verändert hat. Dafür mussten die Forschenden Bestandszahlen zu 1162 verschiedenen Pflanzenarten auswerten. Der Datensatz wurde von einem internationalen Netzwerk von Waldökologen, genannt forestREplot (siehe: http://www.forestreplot.ugent.be), zusammengetragen.

Quelle: iDiv

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09. Apr 2020

Ein Blick in die Zukunft der Tropenwälder

Stamm und Sprößling eines langlebigen Pionieres (Cavanillesia platanifolia). Die riesigen Bäume machen einen Großteil der Biomasse in diesem tropischen Wald aus. Foto: Christian Ziegler

Tropische Wälder sind ein Hotspot der Artenvielfalt. Auch vor dem Hintergrund des Klimawandels spielt ihr Schutz eine besondere Rolle. Dabei ist es wichtig vorherzusagen, wie sich so artenreiche Waldbestände über Jahrzehnte oder gar Jahrhunderte verändern. Um Erholung und Renaturierung tropischer Wälder zu steuern, muss man vorhersagen können, wie sich Wälder entwickeln. Dafür müssen verschiedene Parameter bekannt sein: Wie schnell wachsen die Bäume – und wie schnell sterben sie? Wie viele Nachkommen produzieren sie, die ihrerseits wiederum den Bestand der Art sichern? Dazu haben Forschenden des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Universität Leipzig (UL) und weiterer internationaler Forschungseinrichtungen diese Parameter in einem der am besten erforschten tropischen Regenwälder der Welt in Panama über die letzten knapp 40 Jahre für 282 Baumarten erfasst. Nach jahrelanger Forschung, konnten sie nun einen komplett datengetriebenen Modellierungsansatz entwickeln, mit dem man die Entwicklung artenreicher Wälder vorhersagen kann. Ihre Ergebnisse erschienen im Fachmagazin Science (https://science.sciencemag.org/content/368/6487/165). Das meldet das iDiv beim Informationsdienst Wissenschaft (idw).

Quelle: iDiv beim idw

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08. Apr 2020

Wald im Trockenstress: Schlechterer Kronenzustand, mehr tote Bäume

Mit dem Fernglas studieren die Inventurteams die Baumkronen auf Transparenz, Ausbildung der Äste und Größe der Blätter. Für ihre Bewertung ziehen sie das Buch „Waldbäume" mit Musterabbildungen heran. Foto und (c): Nadine Eickenscheidt, Thünen-Institut

Wie geht es dem deutschen Wald? Seit den 1980er-Jahren wird diese Frage regelmäßig im Waldzustandsbericht der Bundesregierung thematisiert, den das Johann Heinrich von Thünen-Institut für Waldökosyteme in Eberswalde nun veröffentlicht hat. Die letzten beiden Jahre 2018 und 2019 haben gezeigt, dass der Klimawandel endgültig und für alle sichtbar im deutschen Wald angekommen ist. Die anhaltende Dürre in den Vegetationszeiten hat verbreitet zum vorzeitigen Abfallen der Blätter geführt. Bei der Fichte begünstigte sie die weitere Massenvermehrung von Borkenkäfern. Der Kronenzustand hat sich 2019 gegenüber dem Vorjahr bei allen Baumarten weiter verschlechtert. Verstärkt wurde ein Absterben von Bäumen beobachtet. Dass diese Entwicklung nicht plötzlich kam, sondern sich schon seit Jahren abzeichnete, konnten die Auswertungen der Bodenzustandserhebung im Wald zeigen.

Quelle: Thünen

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08. Apr 2020

Mutation senkt Energieverschwendung bei Pflanzen

Pflanzen sind gewissermaßen Energieverschwender: Um sich vor zu viel Elektronentransport zu schützen, nutzen sie einen Teil der Lichtenergie nicht für die Fotosynthese und den Aufbau von Biomasse. Durch eine Mutation lassen sie sich dazu bringen, effizienter zu arbeiten. Das hat ein Team der Ruhr-Universität Bochum (RUB) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) herausgefunden. Dazu identifizierte die Arbeitsgruppe mehrere tausend Proteine, bestimmte ihre jeweilige Menge in Mutanten- und in Referenzlinien und kombinierte die erhaltenen Befunde mit Messungen der Fotosyntheseleistung. Für ihre Arbeiten, die das Team um Dr. Julia Grimmer von der MLU und Prof. Dr. Sacha Baginsky, Leiter des Lehrstuhls Biochemie der Pflanzen an der RUB, gemeinsam durchführte, nutzen die Forscher*innen Arabidopsis thaliana. Über ihre Ergebnisse berichtet die Zeitschrift Nature Communications am 3. April 2020 (https://www.nature.com/articles/s41467-020-15539-8).

Quelle: RUB

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08. Apr 2020

Landwirtschaft begann im Amazonas vor 10.000 Jahren

Die frühen Siedlerinnen und Siedler legten schätzungsweise 4.700 künstliche Waldinseln an, was den ökologischen Charakter der Landschaft veränderte. Foto: Umberto Lombardo

Wie eine neue Studie zeigt, begannen die Menschen vor mehr als 10.000 Jahren im Südwesten des Amazonas mit dem Anbau von Maniok und Kürbissen und damit 8.000 Jahre früher als bisher angenommen. Das Gebiet ist somit eines der frühen holozänen Zentren der Pflanzendomestikation auf der Welt. Die Menschen veränderten dabei auch die Landschaft, indem sie Tausende von Erdhügeln anlegten, die sogenannten Waldinseln. Das berichten Forschende der Uni Bern im Fachmagazin Nature (DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2162-7).

Quelle: Uni Bern

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02. Apr 2020

Wiedervernässung der Moore darf nicht aufgeschoben werden

Die positiven Klimaeffekte von Moorwiedervernässung werden durch das langfristige Einsparen von Kohlendioxid bestimmt, nicht durch die Freisetzung von Methan. Das zeigt ein Forschungsteam der Universitäten Rostock und Greifswald mit dem Artikel Prompt rewetting of drained peatlands reduces climate warming despite methane emissions in der Fachzeitschrift Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-020-15499-z). Weltweit sei deshalb schnelles Handeln zur Wiedervernässung von Mooren nötig. Je länger damit gewartet werde, desto größer sei der Klimaschaden. Denn ein Aufschub von Moorwiedervernässungen würde über Jahrhunderte zu weiterer Erderwärmung führen.

Quelle: Uni Rostock

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01. Apr 2020

Wechsel des Algenpartners von Flechten lassen sich vorhersagen

Die in der Studie untersuchte Nabel-Pustelflechte Umbilicaria pustulata findet man in ganz Europa. Foto und (c): Francesco Dal Grande

Ein Erfolgsgeheimnis der Symbiose zwischen Pilz und Alge bzw. Cyanobakterium in Flechten ist es, einen seiner beiden Partner austauschen zu können. Im Fachblatt Proceedings of the Royal Society B (DOI: https://doi.org/10.1098/rspb.2019.2311) präsentiert ein Forschungsteam von Senckenberg aktuell eine Studie zur Flechtengattung Umbilicaria, der zufolge sich vorhersagen lässt, wann dieser Austausch des Symbiosepartners stattfindet. Demnach spielt die Temperatur hier eine entscheidende Rolle, wenn Umbilicaria den Algenpartner wechselt. Die Forscher*innen wollen anhand der Ergebnisse besser vorhersagen, wie Symbiosen, zu denen Flechten zählen, mit dem Klimawandel umgehen.

Quelle: Senckenberg

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01. Apr 2020

Spuren eines Regenwaldes in der Westantarktis

Dieses Acrylbild zeigt die ehemaligen Umweltbedingungen, die für den Bereich der Bohrung aus dem Sedimentkern rekonstruiert werden konnten. Grafik: Alfred-Wegener-Institut, James McKay under Creative Commons licence C-BY 4.0

Ein internationales Forschungsrteam unter Leitung von Geowissenschaftler*innen des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) hat ein neues und bislang einzigartiges Fenster in die Klimageschichte der Antarktis aufgestoßen. In einem Sedimentbohrkern, den die Forschenden im Februar 2017 im westantarktischen Amundsenmeer geborgen haben, fanden sie nahezu ursprünglich erhaltenen Waldboden aus der Kreidezeit, einschließlich vieler Pflanzenpollen und -sporen sowie eines dichten Wurzelnetzwerkes. Die Vegetationsüberreste belegen, dass vor etwa 90 Millionen Jahren ein gemäßigter, sumpfiger Regenwald im Küstenbereich der Westantarktis wuchs und die Jahresdurchschnittstemperatur etwa zwölf Grad Celsius betrug – ein für das Südpolargebiet außergewöhnlich warmes Klima, welches nach Auffassung der Wissenschaftler*innen nur möglich wurde, weil der antarktische Eisschild fehlte und die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre deutlich höher war als Klimamodellierungen bislang vermuten ließen. Die Studie, welche die südlichsten direkt verwertbaren Klima- und Umweltdaten aus der Kreidezeit liefert und Klimamodellierer auf der ganzen Welt vor neue Herausforderungen stellt, erschien im Fachmagazin Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-020-2148-5).

Quelle: AWI

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30. Mär 2020

Artenverlust in Regenwäldern hat drastische Folgen für Samenverbreitung

Der Blutbürzelarassari (Aulacorhynchus haematopygus) aus der Familie der Tukane zählt im Regenwald zu den großen fruchtfressenden Vögeln. Foto und (c): Maximilian Vollstädt

Schon das Verschwinden eines geringen Anteils großer Tierarten könnte ausreichen, um die Leistungen von Tieren im tropischen Regenwald deutlich herabzusetzen. Zu diesem Schluss kommen Senckenberg-Wissenschaftler*innen im Fachmagain Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15438-y) anhand einer Studie fruchtfressender Vögel. Das Team hatte simuliert, wie sich ökologische Netzwerke zwischen Vögeln und Pflanzen zukünftig entwickeln könnten und welche Auswirkungen dies für das Ökosystem hätte. Die Wissenschaftler*innen des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums zeigen, dass der Trend zu kleineren Arten schwerwiegende Folgen für das gesamte Ökosystem haben könnte und warnen, dass die Folgen des Aussterbens großer Tierarten unterschätzt werden.

Quelle: Senckenberg

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30. Mär 2020

Ökosystemleistungen kennen keine Grenzen

85 Prozent des Kakaos, den Deutschland importiert, stammen aus nur fünf Ländern überwiegend Westafrikas. Dessen Produktion verursacht dort z.T. erhebliche Auswirkungen auf die biologische Vielfalt. Foto: Janina Kleemann

Was haben Kakao, Zugvögel, Hochwasserschutz und Pandas gemeinsam? Viele Länder profitieren von Ökosystemleistungen, die zuvor in anderen Ländern erbracht wurden. Wo und wie Ökosystemleistungs-Ströme verlaufen, ist jedoch kaum bekannt. Wissenschaftler*innen des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) konnten nun in einer im Fachjournal Global Environmental Change veröffentlichten Studie (DOI: https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2020.102051) zeigen, wie interregionale Ökosystemleistungs-Ströme aufgedeckt und quantifiziert werden können.

Quelle: UFZ

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27. Mär 2020

Trockenstress: SOS-Signal der Pflanzen entschlüsselt

Lange Trockenphasen und Dürren werden im Zuge des Klimawandels weiter zunehmen und können zu erheblichen Ernteeinbußen führen. Viele Kulturpflanzen, darunter Obstbäume, Baumwolle oder Sojabohne, reagieren bei Anzeichen von Trockenstress mit einem vorzeitigen Abwurf von Blüten und unreifen Früchten, um keine Energie für die Ausbildung von Früchten zu vergeuden, die später nicht mehr ernährt werden können. Welcher molekulare Steuerungsmechanismus dafür verantwortlich ist, hat das Team um Prof. Dr. Andreas Schaller von der Universität Hohenheim in Stuttgart nun am Beispiel der Tomatenpflanzen aufklärt. Verantwortlich ist das Peptidhormon Phytosulfokin (PSK), das bislang nur für seine wachstumsfördernden und immunmodulierenden Aktivitäten bekannt war. Ihre Ergebnisse präsentieren die beteiligten Wissenschaftler*innen in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazin Science (DOI: https://www.doi.org/10.1126/science.aaz5641).

Quelle: Uni Hohenheim

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26. Mär 2020

Trockensommer 2018: Bäume warfen Bucheckern vorzeitig ab

Im Herbst springen die Kapseln auf und die Bucheckern fallen heraus. Foto: Ulrich Wasem, WSL

Nicht nur ihre verdorrten Blätter liessen Buchen im heissen und trockenen Sommer 2018 frühzeitig fallen, sondern auch ihre Früchte, die Bucheckern. Diese bei Buchen bisher noch nie dokumentierte Reaktion auf Trockenheit und Hitze beschreiben Forschende der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) im Fachjournal Scientific Reports (DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-62073-0).

Quelle: WSL

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25. Mär 2020

Komplexe Zellulose-Objekte drucken

Diese Wabe aus dem neuartigen Zelluloseverbundmaterial ist filigran und zäh zugleich. Foto: Michael Hausmann, ETH Zürich und Empa

Forschende haben einen Weg gefunden, Zellulose mittels 3D-Drucker zu verarbeiten, um fast beliebig komplexe Gegenstände mit sehr hohem Zelluloseanteil zu schaffen. Wie sie berichten, haben sie mit einem Zellulose-Verbundmaterial verschiedene Objekte gedruckt, deren Zellulosegehalt höher liegt als derjenige von anderen 3D-gedruckten zellulosebasierten Gegenständen (Advanced Functional Materials, DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.201904127). Ein Trick half den Forschenden der ETH Zürich und der Empa dabei.

Quelle: ETH Zürich

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25. Mär 2020

Auch Pflanzen der Tundra folgen einem globalen Spielplan

Gemeinschaften winziger Tundrapflanzen, hier die Maiglöckchenheide, gehorchen den gleichen Überlebens- und Fortpflanzungsregeln wie Pflanzengemeinschaften in weniger extremen Gege. Foto: Dr. Alba Anadon-Rosell

Pflanzen der arktischen und alpinen Tundra haben sich an Extrembedingungen angepasst. Folgen sie dennoch den gleichen Spielregeln wie Pflanzen aus milderen Klimazonen? Welche Rückschlüsse lassen sich auf ihre Überlebenschancen angesichts der Erderwärmung ziehen? Dies untersuchte ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Universität Greifswald anhand der bislang größten Datensammlung von Pflanzenmerkmalen der Flora der Tundra. Das Team analysierte sechs Merkmale und erkannte einen weltweit gültigen Zusammenhang zwischen der äußeren Erscheinungsform von Pflanzen und deren Ökosystemfunktionen. Die Ergebnisse des internatioalen Temas mit Beteiligung des Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Uni Greifswald sind in Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15014-4) erschienen.

Quelle: Uni Greifswald

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24. Mär 2020

Regulation von Chlorophyll-Auf- und Abbau

Wie lange Chlorophyll synthetisiert wird und wann es zu dessen Abbau kommen soll, haben Forschende aus Berlin im Fachmagazin Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-14992-9) dargelegt. Sie entdeckten die ähnlichen Regulationsfaktoren BCM 1 and 2 (BALANCE of CHLO-ROPHYLL METABOLISM) in Arabidopsis thaliana. Die beiden Faktoren kontrollieren gleichzeitig zwei antagonistische Chlorophyll-Stoffwechselwege, indem sie mit entscheidenden Proteinen der Synthese und des Abbaus des Chlorophylls interagieren. BCM interagiert mit dem Regulator GENOMES UNCOUPLED 4 (GUN4), der die Magnesium Chelatase stimuliert, dem ersten Enzym der Chlorophyll-Synthese, während gleichzeitig die Interaktion des BCM mit dem STAY-GREEN 1 Protein, dem ersten und dominanten Enzym des Chlorophyll-Abbaus, dafür sorgt, dass dieses Enzym destabilisiert und abgebaut wird. Damit wird gleichzeitig die Chlorophyll-Synthese stimuliert und der Chlorophyll-Abbau unterdrückt. BCM1 wird ausgeprägt im jungen Entwicklungsstadium der Pflanzen produziert, während BCM2 kurzzeitig zu Beginn des Alterungsprozesses der Pflanzen (der Seneszenz) hergestellt wird. Damit besitzen Pflanzen eine fein ausbalancierte posttranslationale Kontrolle des Chlorophyll-Gehalts und eine eindrucksvolle Möglichkeit, den Chlorophyll-Gehalt im Verlauf der Blattentwicklung, von der Entstehung bis zur Alterung, zu kontrollieren. Das berichtet die Humboldt-Universität Berlin über die Forschungsergebnisse von Dr. Peng Wang und Prof. Dr. Bernhard Grimm von der Arbeitsgruppe Pflanzenphysiologie am Institut für Biologie.

Quelle: HU Berlin

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19. Mär 2020

Wie Pflanzen Berge formen

Dichter Pflanzenbewuchs im gemäßigten Araukarienwald von Süd-Zentral-Chile. Foto: Todd Ehlers

Pflanzenbewuchs kann Hänge stabilisieren, Regenfälle verstärken hingegen häufig die Bodenerosion. Bisher war das Zusammenspiel dieser Einflüsse auf die Gebirgsbildung nur für einige kleinere Regionen der Erde bekannt. Professor Todd Ehlers, Dr. Jessica Starke und Dr. Mirjam Schaller aus dem Fachbereich Geowissenschaften der Universität Tübingen haben die Wechselwirkung von Pflanzen und Klima auf die Gebirgsbildung nun in einer großangelegten Studie untersucht. Bei ihrer Forschungsarbeit entlang des 3.500 Kilometer langen Westrands der Anden in Peru und Chile stellten sie fest, dass der Einfluss von Pflanzen auf Landschaft und Erosion je nach Region gegensätzlich ausfallen kann. Entscheidende Faktoren sind Klimazonen und Pflanzenbewuchs. Während zum Beispiel in der trockenen Atacama-Wüste die spärliche Vegetation den Boden festhält, ist im Gegensatz dazu in gemäßigten feuchteren Regionen mit einer dichteren Pflanzendecke eine höhere Erosionsrate zu beobachten. Die Ergebnisse werden in der Fachzeitschrift Science (DOI: https://dx.doi.org/10.1126/science.aaz0840) veröffentlicht.

Quelle: Uni Tübingen

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19. Mär 2020

Umweltpolitik hat oft unerwünschte Nebenwirkungen

Die Grafik zeigt den Flächenverbrauch der EU außerhalb ihrer Grenzen für den Anbau von Pflanzen, die nicht zum Verzehr bestimmt sind (a: Mais/Zuckerrohr; b: Ölpflanzen; c: Faserpflanzen). Grafiken (c): Martin Bruckner et al. 2019 Environ. Res. Lett. 14 045011 DOI: https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab07f5

„Gut gemeint“ ist nicht gleich „gut gemacht“: Diese Weisheit trifft auch auf Weichenstellungen in der Umweltpolitik zu. Denn allzu oft entfalten diese Nebenwirkungen, die ihrem eigentlichen Zweck sogar völlig zuwiderlaufen können. Eine aktuelle Sonderausgabe der Zeitschrift Environmental Research Letters (DOI: https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab07f5) widmet sich diesem drängenden Problem. Inhaltlich konzipiert wurde sie von Wissenschaftler*innen der Universität Bonn mit internationalen Partnern.

Quelle: Uni Bonn

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18. Mär 2020

Algenbeobachtung per Satellit

Zehnjahresmittelwert (Juli 2002-April 2012) der PFT-Chlorophyll-a-Konzentration für (A) Kieselalgen, (B) Dinoflagellaten, (C) Haptophyten und (D) Grünalgen, die mit einem EOF-basierten Algorithmus aus CMEMS-gefassten monatlichen Rrs-Produkten (Remote Sensing Reflectance) mit neun Banden ermittelt wurden. Ein mikroskopisches Foto der repräsentativen Arten für jede Phytoplanktongruppe ist ebenfalls oben rechts auf jeder Karte zu sehen. Grafik: Hongyan Xi, AWI

Mit einem neuen Algorithmus können Forscherinnen und Forscher des Alfred Wegener Institutes (AWI) jetzt aus Satellitendaten herauslesen, in welchen Meeresgebieten bestimmte Gruppen von Algen vorherrschen. Auch lassen sich giftige Algenblüten erkennen und die Folgen der Erderwärmung für das Meeresplankton bewerten. Damit können sie weltweit auf die Wasserqualität schließen und die Folgen für die Fischerei abschätzen, wie sie im Fachjournal Remote Sensing of Environment (DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111704) berichten. Die winzigen Algen in den Ozeanen sind enorm produktiv. Sie bilden die Hälfte des Sauerstoffs, den wir atmen. 

Quelle: AWI

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16. Mär 2020

Ertragreichere Kulturpflanzen dank Genen von uralten Hornmoosen

Hornmoose gehören zu den ältesten noch existierenden Landpflanzen. Foto: Eftychis Frangedakis, UZH

Ein internationales Team hat erstmals das Genom mehrerer Hornmoose analysiert, was neue Einblicke in die Evolution der frühesten Landpflanzen eröffnet. In der uralten Pflanzengruppe entdeckten die Forschenden unter der Leitung der Universität Zürich und des Boyce Thompson Institute Gene, um zukünftig Kulturpflanzen zu züchten, die effizienter wachsen und weniger Dünger benötigen. Das berichten sie im Fachmagazin Nature Plants (DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-020-0618-2).

Quelle: Uni Zürich

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12. Mär 2020

Anti-Stress-Programm für Chloroplasten

Zu starke Sonneneinstrahlung kann die Photosynthese treibenden Chloroplasten unter Stress setzen und letztlich zum Zelltod führen. Forschende haben einen neuen Kommunikationsweg zwischen Chloroplasten und Zellkern identifiziert, der die Zellen vor dem programmierten Zelltod schützt. Dies könnte ein Ansatzpunkt für die Erzeugung stressresistenter Nutzpflanzen sein. Über ihre Ergebnisse berichten die Forschenden um um Privatdozentin Dr. Tatjana Kleine von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) im Fachmagazin PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1918640117). Für ihre Studie nutzten die Wissenschaftler eine Doppelmutante der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana).

Quelle: LMU

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11. Mär 2020

Protein-Atlas der Modellpflanze Arabidopsis erstellt

Mit der Kartierung von über 18.000 Proteinen liegt nun ein umfangreiches Nachschlagewerk für die Modellpflanze Arabidopsis vor. Grafik: TUM-Lehrstuhl für Proteomik und Bioanalytik

Proteine sind die wichtigsten Akteure in jeder Zelle und haben eine Schlüsselstellung bei der Steuerung der Lebensvorgänge in Pflanzen. Sie sind Biokatalysatoren, leiten Signale innerhalb und zwischen Zellen weiter, bilden die Zellstruktur und vieles mehr. Unter der Federführung der Technischen Universität München (TUM) hat ein Wissenschaftsteam nun rund 18.000 der in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana vorkommenden Proteine kartiert und ihre Ergebnisse im Fachjournal Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-020-2094-2) veröffentlicht. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit wurden in einem virtuellen Atlas zusammengefasst, der Antworten darauf liefert,

  • wie viele der etwa 27.000 Gene in der Pflanze als Proteine existieren (>18.000),
  • wo sie mit welchen Phosphorylierungsmodifikationen vorliegen und
  • in welchen ungefähren Mengen sie dort auftreten.

Diese Informationen sind frei in der online Datenbank ProteomicsDB https://www.proteomicsdb.org abrufbar. "Erstmalig haben wir alle Proteine der Gewebe der Modellpflanze Arabidopsis, umfassend kartiert. Das lässt neue Einblicke in die komplexe Biologie von Pflanzen zu", erklärt Prof. Bernhard Küster, der zusammen mit Dr. Julia Mergner und dem Sprecher des Sonderforschungsbereiches 924, Prof. Claus Schwechheimer, das Projekt federfürhend an der TUM realisierte. Beteiligt waren außerdem das Helmholtz Zentrum München, die Ludwig-Maximilians-Universität München, die Universität Regensburg, die Universität Tübingen und die Cellzome GmbH in Heidelberg

Quelle: TUM

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05. Mär 2020

Cyanobakterien stellen Öl her

Mohammed Aizouq, Erstautor der Studie, entnimmt einer Petrischale mit dem Cyanobakterium Synechocystis einige Zellen für weitere Analysen. Die Blaualge verfügt über ein Enzym, mit dem sie Öl synthetisieren kann. Foto und (c): Yannic Müller, Uni Bonn

Cyanobakterien – umgangssprachlich auch Blaualgen genannt – können mit Hilfe von Licht aus Wasser und Kohlendioxid Öl produzieren. Das zeigt eine aktuelle Studie der Universität Bonn. Der Befund ist unerwartet: Bislang glaubte man, diese Fähigkeit sei den Pflanzen vorbehalten. Möglicherweise werden Blaualgen nun auch als Futter- oder Treibstoff-Lieferanten interessant, zumal sie keine Ackerflächen benötigen. Die Ergebnisse sind nun im Fachjournal PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1915930117) erschienen.

Quelle: Uni Bonn

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05. Mär 2020

Bäume profitieren kaum von erhöhtem CO2 bei extremer Trockenheit und Hitze

Die Versuchsanordnung: In hochtechnisierten Pflanzenkammern wurden Aleppo-Kiefern steigenden Temperaturen ausgesetzt. Foto: Plant Ecophysiology Lab, KIT

Der Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre gleicht die negative Wirkung des treibhausgasbedingten Klimawandels auf Bäume nicht aus: Je extremer Trockenheit und Hitze werden, desto weniger profitieren die Bäume von der intensiveren Versorgung mit Kohlendioxid, was Kohlenstoffwechsel und Wassernutzungseffizienz betrifft. Dies haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) bei Untersuchungen an Aleppo-Kiefern festgestellt. Über die Studie berichten sie in der Zeitschrift New Phytologist (DOI: https://doi.org/10.1111/nph.16471).

Quelle: KIT

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02. Mär 2020

Produktivität von Wäldern kann trotz grosser Artenvielfalt sinken

500 Parzellen von Waldflächen mit verschiedenen und unterschiedlich vielen Baumarten. Foto: Yuanyuan Huang

In Wäldern mit grosser Biodiversität führt der gerichtete – also der nicht zufällige – Verlust von Arten zu einer starken Abnahme der Produktivität. Studien, die auf einem zufälligen Verlust basieren, führen daher möglicherweise zu unrealistischen Prognosen. Dies zeigen Daten aus einem grossen Waldprojekt in China, an dem die Universität Zürich beteiligt ist. Die Daten ihres Feldexperiments haben die Forschenden im Fachjournal Nature Ecology & Evolution (DOI: https://doi.org/10.1038/s41559-020-1127-4) veröffentlicht.

Quelle: Uni Zürich

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27. Feb 2020

Wie sich Palmöl-Biodiesel auf Treibhausgase auswirkt

Ölpalmenplantage mit Fluxturm zur Messung von Treibhausgasen aus einer Drohne fotografiert. Foto: Annaggadipa R. Jambi (Indonesien), 2019

Biokraftstoffe aus Pflanzenöl werden zunehmend als Alternative zu fossilen Brennstoffen verwendet, trotz der wachsenden Kontroverse über ihre Nachhaltigkeit. Ein Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen hat die Auswirkungen von Palmöl-Biodiesel auf Treibhausgase über den gesamten Lebenszyklus hinweg untersucht. Ergebnis: Die Verwendung von Palmöl aus neuen Plantagen, für die Wälder abgeholzt wurden, führt im Vergleich zu fossilen Brennstoffen insgesamt gesehen zu einem Anstieg der Treibhausgasemissionen. Die Bilanz ist besser, wenn das Palmöl aus Plantagen stammt, die auf bereits abgeholztem Land angelegt wurden. Darüber hinaus könnten die Emissionen durch die Einführung längerer Rotationszyklen oder neuer Ölpalmensorten mit höherem Ertrag reduziert werden. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-020-14852-6) erschienen.

Quelle: Uni Göttingen

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25. Feb 2020

Erfolg globaler Bemühungen zum Schutz der Mangroven

Arbeiter transportieren Mangrovensetzlinge in einem Wiederaufforstungsprojekt in Gujarat, Indien. Foto: Ulrich Saint-Paul, ZMT

Eine Studie im Fachmagazin Current Biology (DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.12.054) zeigt den Erfolg der globalen Bemühungen um den Schutz der Mangroven. Noch vor einem Jahrzehnt wiesen Forschende darauf hin, dass Mangrovenwälder schneller verloren gehen als fast jedes andere Ökosystem, einschließlich der Korallenriffe und tropischen Regenwälder. Ein internationales Team von mehr als 20 Forschenden unter der Leitung der Nationalen Universität Singapur sieht nun aber Grund für einen gewissen Optimismus, da der globale Verlust der Mangrovenwälder weniger alarmierend ist als zuvor angenommen. An der Studie waren auch zwei Wissenschaftler des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT) beteiligt.

Quelle: ZMT

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25. Feb 2020

Biologische Vielfalt erhöht die Effizienz des Energieaustauschs im Grünland

Artenreiche Blumenwiese. Foto: Alexandra Weigelt, TUM

Pflanzen beziehen ihre Energie aus der Sonne. Alle anderen Lebewesen müssen fressen, um zu leben. Doch wie funktioniert der Energiefluss in Ökosystemen und gibt es einen Unterschied zwischen Ökosystemen mit vielen und solchen mit wenigen Arten? Erstmals wurden in dieser Studie  nicht nur einzelne Ernährungstypen wie Pflanzenfresser in den Blick genommen, sondern die Nahrungsbeziehungen eines ganzen Ökosystems. „Die Studie zeigt, dass eine höhere Pflanzenvielfalt zu mehr gespeicherter Energie, einem größeren Energiefluss und einer höheren Energieeffizienz im gesamten Netz, also in allen Nahrungsketten, führt“, erläutert Dr. Oksana Buzhdygan von der Freien Universität Berlin, gemeinsam mit Dr. Sebastian T. Meyer von der Technischen Universität München (TUM) Erstautorin der im Fachmagazin Nature Ecology & Evolution (DOI: https://doi.org/10.1038/s41559-020-1123-8) erschienenen Studie.

Quelle: TUM

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18. Feb 2020

Methode zur Isolation von DNA bei Pflanzen eingesetzt

Forschende haben ein Verfahren entwickelt, mit dem die so genannte FAIRE-Methode nun auch bei der Versuchspflanze Ackerschmalwand angewendet werden kann. Für die Anwendung an Pflanzen war die Methode bislang nicht etabliert. Pflanzen haben eine rigide Zellwand, die den experimentellen Zugang oft erschwert. Durch das Aufbrechen von Pflanzenzellen werden auch andere Strukturen und Moleküle – beispielsweise die DNA – in Mitleidenschaft gezogen. Die Erkenntnisse der Arbeitsgruppe unter Leitung von Professor Uwe Conrath, Biochemie und Molekularbiologie der Pflanzen der RWTH Aachen, tragen dazu bei, eine erhöhte Abwehrbereitschaft von Pflanzen besser zu verstehen. Darauf aufbauend lassen sich künftig natürliche oder naturnahe Substanzen identifizieren, mit denen Nutzpflanzen umweltschonend vor Schadorganismen geschützt werden können. Ihre Ergebnisse publizierte das Team am 10. Februar in der Fachzeitschrift Nature Protocols (DOI: https://doi.org/10.1038/s41596-019-0277-9). Das meldet die RWTH heute beim Informationsdienst Wissenschaft (idw).

Quelle: RWTH beim idw

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12. Feb 2020

Silizium erhöht Wasservorräte für Pflanzen

Amorphes Silikat ist in der Lage, die für Pflanzen verfügbaren Wasservorräte in den Böden erheblich zu steigern. Das haben Forschende der Universität Bayreuth und des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) jetzt im Fachjournal Scientific Reports (http://www.nature.com/articles/s41598-020-59437-x) beschrieben. Damit bietet sich eine Chance, die weltweite Ernährungssicherheit zu stärken. Sie plädieren für eine nachhaltige Bewirtschaftung von Böden, die einen höheren Gehalt von amorphem Silikat gewährleistet.

Quelle: Uni Bayreuth

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12. Feb 2020

Wie Wurzeln zum Wasser finden

Die Pflanze (Arabidopsis thaliana) wird dreidimensional montiert, steht aufrecht in einem pflanzlichen Gel und kann artgerecht mit Medium und Licht versorgt werden. Grafik und Bildrechte: Daniel von Wangenheim

Während die Hauptwurzel einer Pflanze in die Tiefe wächst, erkunden feine Seitenwurzeln den Boden in allen Richtungen. Wie Forschende aus Nottingham, Heidelberg und von der Goethe-Universität Frankfurt in der aktuellen Ausgabe von Nature Plants (DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-019-0580-z) berichten, „wissen“ die seitlichen Wurzeln schon ganz früh, wo sie Wasser finden. „Pflanzen verzweigen ihre Wurzeln also erst einmal in alle Richtungen, aber schon mit den ersten Zellteilungen weiß die Wurzel offenbar, wo sie Wasser und Nährstoffe findet“, fasst Daniel von Wangenheim die Ergebnisse zusammen. „So können Pflanzen flexibel auf eine Umgebung mit schwankenden Ressourcen reagieren.“ Das Ergebnis beruht auf vielen Stunden Filmmaterial, das von Wangenheim in einem anschaulichen Erklärvideo im Zeitraffer auf Twitter zur Verfügung stellte: https://twitter.com/DvonWangenheim/status/1224365891292405760.

Uni Frankfurt

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12. Feb 2020

Verwandtschaft kalkiger Rotalgen erstmals mit Nano-Kristallstrukturen analysiert

Kalkige Rotalgen tragen wesentlich zur Stabilisierung von Riffsystemen bei. Foto: Derek Keats from Johannesburg, South Africa [CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)]

Erstmals ist gelungen, die genetischen Verwandtschaftsbeziehungen von kalkigen Rotalgen über Nanokristalle in deren Skeletten zu bestimmen. Ihre Ergebnisse deckten sich mit den Befunden molekularbiologischer Verfahren. Die im Journal Science Advances (https://advances.sciencemag.org/content/6/7/eaay2126) publizierte Studie von Erdwissenschafter*innen der Universität Graz eröffnet neue Möglichkeiten zur Erforschung der Zusammenhänge zwischen Evolution und genetischer sowie morphologischer Anpassung an sich ändernde Umweltbedingungen, etwa durch den Klimawandel.

Quelle: Uni Graz

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12. Feb 2020

Rarität: Düsseldorfs Wollemie blüht

Erst nach einigen Jahren bilden sich in der Baumkrone auch die weiblichen Zapfen aus. Foto: Sabine Etges

Es gibt nur wenige lebende Pflanzen, die als botanische Dinosaurier gelten: die Wollemie (Wollemia nobilis). An der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) wachsen zwei Bäume dieser australischen Koniferenart, die lange als ausgestorben galt und zu den seltensten Arten auf der Erde zählt. Und nun hat einer von ihnen im Kuppelgewächshaus des Botanischen Gartens weibliche Blüten entwickelt, eine kleine Sensation. Besucherinnen und Besucher können diese in den kommenden Monaten bestaunen.

Quelle: HHU

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11. Feb 2020

Arsen-Verbindungen im Boden der Reisfelder

Prof. Dr. Britta Planer-Friedrich, Dr. Carolin Kerl und Jiajia Wang M.Sc. (v.l.n.r.) vor dem Massenspektrometer in Bayreuth, mit dem der Nachweis der Thioarsenate in Reisböden gelang. Foto: José Miguel Leon Ninin

Unter welchen Bedingungen und in welchem Umfang schwefelhaltige Arsen-Verbindungen in Reisböden entstehen, haben Forschende untersucht. Mit einem neuen Messverfahren haben die Forschenden die Entstehung von schwefelhaltigen Arsen-Verbindungen auf Reisfeldern in Italien und China über lange Zeiträume beobachtet. Dabei stellte sich heraus: Die Mengen der auftretenden Thioarsenate stehen in einem signifikanten Zusammenhang mit den pH-Werten der Böden und weiteren einfach zu messenden Parametern. Diese Thioarsenate wurden bei Beurteilungen der gesundheitlichen Folgen des Reiskonsums bisher nicht berücksichtigt. Im Fachmagazin Nature Geoscience (https://www.nature.com/articles/s41561-020-0533-1) stellen die Forschenden der Universität Bayreuth, aus Italien und China ihre Ergebnisse vor und identifizieren dringenden Forschungsbedarf mit dem Ziel, die Verbraucher*innen vor gesundheitlichen Risiken zu schützen.

Quelle: Uni Bareuth

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10. Feb 2020

Pflanzen in Südafrika wohl stärker durch Klimawandel gefährdet als angenommen

Die Königsprotea (Protea cynaroides) ist die südafrikanische Nationalblume und eine der untersuchten Arten. Foto: Frank Schurr, Uni Hohenheim

Der Klimawandel verändert die Umweltbedingungen und das Feuerregime in der südafrikanischen Kapregion – und das könnte viele Pflanzenarten stärker in Bedrängnis bringen als bisher angenommen. Das haben Forschende der Universität Hohenheim mit einer neuen Methode herausgefunden. Dazu entwickelten einen neuen Ansatz, die ökologische Nische einer Art nicht anhand der tatsächlichen geografischen Verbreitung sondern anhand direkter demographischer Daten zu einer Art zu bestimmen. Bei vielen Arten bemerkten sie große Diskrepanzen zwischen der ökologischen Nische und der tatsächlichen Verbreitung. Als Modellpflanzen dienten ihnen 26 Arten von Silberbaumgewächsen (Proteen). Diese wohl bekannteste Pflanzengruppe Südafrikas ist an häufig auftretende natürliche Feuer angepasst. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1908684117).

Quelle: Uni Hohenheim

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10. Feb 2020

Wenn Erbgut in die nächste Pflanzengeneration „geschmuggelt“ wird

Wiesen den DNA-„Schmuggel“ nach: Dr. Yanbo Mao, Professorin Rita Groß-Hardt und Dr. Thomas Nakel (v.l.n.r.). Foto: Jonas Ginter, InnoWi, Uni Bremen

Forschenden ist der Nachweis gelungen, dass man im Reproduktionsprozess von Pflanzen Erbgut an „Qualitäts-Checkpunkten“ vorbeischmuggeln kann. Wie sie herausfanden, kann das Erbgut eines zweiten Vaters an der Qualitätskontrolle vorbeigeschleust werden, während die DNA des ersten Vaters durch die Qualitätskontrolle des Nährgewebes muss. Das Forschungsergebnis publizierte die Arbeitsgruppe um die Molekulargenetikerin Professor Dr. Rita Groß-Hardt, Dr. Yanbo Mao und Dr. Thomas Nakel von der Universität Bremen im Wissenschaftsjournal eLife (DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.52976).

Quelle: Uni Bremen

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07. Feb 2020

Rhizosphären-Mikrobiom beeinflusst Wurzel-Ausscheidungen

Das mikrobielle Gemeinschaften können Veränderungen in der Wurzelausscheidung von Tomatenpflanzen durch Wurzel-zu-Wurzel-Signalisierung (root-to-root signalling) bewirken. Der zugrundeliegende Vorgang wurde „systematically induced root exudation of metabolites“ (SIREM) („systematisch induzierte Wurzelausscheidung von Stoffwechselprodukten“) benannt. Diesen schildern Forschende des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) am 3. Februar im Fachmagazin PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1912130117). Das berichtet das IPK beim Informationsdienst Wissenschaft (idw).

Quelle: IPK bim idw

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07. Feb 2020

Nachhaltige Waldbewirtschaftung leistet besseren Klimaschutz als Waldwildnis

Blick auf den Südabhang des Thüringer Waldes. Das Mosaik einer kleinflächigen Bewirtschaftung ist deutlich erkennbar. Foto: Foto: Ernst-Detlef Schulze

Wie sich nachhaltig bewirtschaftete und unbewirtschaftete Wälder der gemäßigten Klimazone hinsichtlich ihrer Klimabilanz unterscheiden, hat ein Team unter der Leitung von Professor Ernst-Detlef Schulze vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie (bgc-jena) untersucht. Die Ergebnisse der in Global Change Biology-Bioenergy (DOI: https://doi.org/10.1111/gcbb.12672) veröffentlichten Studie zeigen, dass nachhaltige Wirtschaftswälder das Klima besser schützen. Ihr wichtigster Beitrag ist das Ersetzen fossiler Brennstoffe durch energetische Nutzung von Holz.

Quelle: bgc-jena

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07. Feb 2020

Biodiversität rechnet sich

Artenreichere Wiesen sind auch ökonomisch interessanter als Grünland aus nur einer Art. Foto: Valentin Klaus

Wenn Landwirte die Artenvielfalt auf ihren Wiesen und Weiden fördern, können sie höhere Umsätze erzielen. Zu diesem Schluss kommt ein interdisziplinäres Forschungsteam aus den Agrarwissenschaften, der Ökologie und der Ökonomie an der ETH Zürich um die Professoren Dr. Nina Buchmann und Dr. Robert Finger sowie weiteren Universitäten. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachmagazin Nature Communications (DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41467-020-14541-4).

Quelle: ETH Zürich

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05. Feb 2020

Metadaten-Datenbank für terrestrische Mikroorganismen

Metadaten-Datenbank "TerrestrialMetagenomeDB". Grafik: UFZ

Mikrobielle Gemeinschaften verraten einiges über den Zustand der Böden. Über diese Biodiversität wird auf genetischer Ebene rund um den Globus sehr viel geforscht, doch nicht immer lassen sich die Forschungsergebnisse von Dritten optimal nutzen. Der Grund: Die Informationen sind in verschiedenen Datenbanken gesammelt und unterschiedlich gut erfasst. Forscher*innen des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) haben nun eine neue Metadaten-Datenbank für terrestrische Metagenome mit mehr als 15.000 Datensätzen aufgebaut (siehe: webapp.ufz.de/tmdb), die Wissenschaftler*innen weltweit die Arbeit erleichtern wird. Das schreiben sie im Fachblatt Nucleic Acids Research (DOI: https://doi.org/10.1093/nar/gkz994).

Quelle: UFZ

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05. Feb 2020

Über 80 Prozent der Ananasgewächse vom Aussterben bedroht

Vor allem lithophytische Pflanzen, die direkt auf Gestein wachsen, sind vom potentiellen Aussterben betroffen. Foto: Georg Zizka

Forschende kommen zu dem Schluss, dass Zweidrittel der über 3500 Arten aus der Pflanzenfamilie der der Bromeliengewächse möglicherweise vom Aussterben bedroht sind. Dazu hatten sie die Verbreitung und den Gefährdungsstatus der auch als Ananasgewächse bezeichneten Pflanzen untersucht, die in den Ökosystemen der amerikanischen Tropen eine wichtige Rolle spielen. Die Studie erschien kürzlich im Fachjournal Diversity and Distributions (DOI: https://doi.org/10.1111/ddi.13004).

Quelle: Senckenberg

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03. Feb 2020

Boden- und Pflanzengesundheit durch Klimawandel beeinträchtigt

Der Klimawandel beeinträchtigt die Gesundheit landwirtschaftlich genutzter Böden. Durch eine Zunahme der Hitze und Trockenheit hat der krankheitserregende Pilz Pythium ultimum leichtes Spiel. Wie ein internationales Forscherteam unter Federführung der Universitäten Kassel und Bonn zeigt, sorgt der Pilz nach einem trocken-heißen Stressereignis bei Erbsen fast zum Totalausfall der Ernte. Eine kurzfristige Bodenerholung scheint nur ausnahmsweise zu gelingen. Die Studie ist nun im Fachjournal Applied Soil Ecology (DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2019.103482) erschienen.

Quelle: Uni Bonn

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03. Feb 2020

Arktis wird immer grüner – Auf der Suche nach den Ursachen

Strauchtundra auf Grönland. Foto: Prof. Dr. Martin Wilmking

Die Pflanzen arktischer Gebiete reagieren auf ansteigende Sommertemperaturen. Da der Schnee früher schmilzt, beginnen die Pflanzen im Frühjahr eher zu wachsen. Tundra-Vegetation breitet sich in neue Gebiete aus und die Pflanzen wachsen auch höher – das sogenannte „Ergrünen der Arktis“. Ein 40-köpfiges internationales Forschungsteam von 36 Institutionen, unter anderem der Universität Greifswald und der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, hat mit Hilfe moderner Technik herausgefunden, dass die Ursachen für diese Prozesse komplexer und variabler sind, als bislang angenommen. Ihre Ergebnisse stellen sie in der Zeitschrift Nature Climate Change (https://www.nature.com/articles/s41558-019-0688-1) vor.

Quelle: Uni Greifswald

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03. Feb 2020

Pflanzen als Vorbild zur Entfernung von Öl aus Gewässern

Ein Rohöltropfen auf einer Wasseroberfläche wird sekundenschnell von einem Blatt des Schwimmfarnes Salvinia adsorbiert und aus dem Wasser gezogen. Fotos und (c): W. Barthlott, M. Mail, Uni Bonn

Öl stellt für Wasserlebewesen eine erhebliche Gefahr dar. Forscher der Universitäten Bonn und Aachen sowie der Heimbach-GmbH haben eine neue Methode entwickelt, solche Verunreinigungen zu beseitigen: Textilien mit speziellen Oberflächeneigenschaften schöpfen das Öl dabei passiv ab und transportieren es in einen schwimmenden Behälter. Als Vorbild dienten den Wissenschaftlern dabei Oberflächen aus dem Pflanzenreich. Die Studie ist nun in der Zeitschrift Philosophical Transactions A (DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0447) erschienen.

Quelle: Uni Bonn

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30. Jan 2020

Wie Pflanzen hyperaktive springende Gene beruhigen

Zwischen der Regulierung von Transposonen (springende Gene) und Genen, die die Entwicklung in Pflanzen und Tieren steuern, gibt es eine unerwartete Verbindung. Das hat die Analyse des Genoms des Lebermooses Marchantia polymorpha ergeben. Die neue Arbeit eines internationalen Teams unter der Führung des Wiener Gregor Mendel Instituts der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (GMI) und dem Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen Tübingen (ZMBP) wurde am Donnerstag in der Fachzeitschrift Current Biology (DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.12.015) veröffentlicht.

Quelle: GMI

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30. Jan 2020

Klimawandel könnte Artenvielfalt der Alpen künftig stärker beeinflussen als Landwirtschaft

Forscher*innen der Uni Wien und der BOKU haben berechnet, welche Einflüsse die Landwirtschaft und der Klimawandel in Zukunft auf die Artenvielfalt in den Alpen haben. Foto und (c): Iwona Dullinger

Intensive landwirtschaftliche Nutzung wirkt sich stark auf die Artenvielfalt aus. Der Klimawandel könnte die Landwirtschaft in Zukunft aber als Hauptursache der Biodiversitätskrise ablösen. Modellrechnungen dazu waren bislang selten, da Vorhersagen über die Entwicklung der Landwirtschaft schwierig sind. Wissenschaftler*innen der Universität Wien und der Universität für Bodenkultur haben ein kombiniertes Modell für eine Beispielregion in den österreichischen Alpen entwickelt. Die Ergebnisse bestätigen, dass der Klimawandel tatsächlich zum einflussreichsten Faktor für die Verbreitung von Arten in dieser Region werden könnte. Die Studie erscheint in der Fachzeitschrift Global Change Biology (DOI: https://doi.org/10.1111/gcb.14977).

Quelle: Uni Wien

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29. Jan 2020

Vierblättrigen Einbeere nutzt Pilze als Nahrungsquelle

Vierblättrige Einbeere. Foto: Philipp Giesemann

Die Vierblättrigen Einbeere (Paris quadrifolia) bezieht einen Teil ihrer kohlenstoffhaltigen Nährstoffe von Pilzpartnern, mit denen sie in einer Paris-type arbuskulären Mycchoriza zusammenlebt. Das zeigen Forschende der Uni Bayreuth im Fachmagazin The New Phytologist (DOI: https://doi.org/10.1111/nph.16367). Die Zahl der Pflanzenarten, die organische Nährstoffe von Pilzen gewinnen, könnte demnach weitaus höher sein als bisher angenommen, folgern die Forschenden. 

Quelle: Uni Bayreuth

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28. Jan 2020

Zu viel Stickstoff bremst Waldwachstum in Europa

Austausch der Sammler zur Bestimmung des Stoffeintrags mit dem Regen auf der LWF-Fläche in Vordemwald AG. Im Hintergrund ein Streusammler. Foto: Peter Waldner, WSL

Zusätzlicher Stickstoff regt das Baumwachstum an. Geraten aus Luftverunreinigungen jedoch jährlich mehr als etwa 30 Kilogramm pro Hektar in einen Wald, dann verringert sich der Holzzuwachs, denn es fehlen andere für das Wachstum wichtige Elemente. Dies zeigt eine in 23 europäischen Ländern durchgeführte Studie unter Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) im Fachmagazin Forest Ecology and Management (DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2019.117762).

Quelle: WSL

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27. Jan 2020

Effiziente Photosynthese der Cyanobakterien

Jacqueline Thiemann (links) und Marc Nowaczyk wollen demnächst bei Cyanobakterien abgucken. Foto: Marquard, RUB

Cyanobakterien betreiben eine besonders effiziente Photosynthese, weil sie das Kohlenstoffdioxid zunächst in wasserlösliche Kohlensäure umwandeln und zwischenspeichern. Wie genau sie das machen, konnte ein Forschungsteam der Ruhr-Universität Bochum (RUB) gemeinsam mit internationalen Kollegen erstmals im Detail klären. Das macht es künftig möglich, die Tricks der Bakterien zu nutzen, zum Beispiel für die Produktion nachhaltiger Kraftstoffe. Das Team berichtet in der Zeitschrift Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-020-14347-4).

Quelle: RUB

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27. Jan 2020

Einzigartiger Zentromer-Typ in der Nessel-Seide

Die holozentrische Nessel-Seide umschlingt eine Brennnessel. Foto: Jiri Macas

Forschende haben einen neuen Zentromer-Typ in der Nessel-Seide (Cuscuta europaea) entdeckt, die normalerweise in der Forschung wegen ihrer parasitischen Lebensweise und ihrem damit einhergehenden Mangel an Chloroplasten erforscht wird. Während die chromosomale Anordnung von Zentromeren für gewöhnlich durch die Positionierung vom CENH3-Histon bestimmt wird, verteilen sich die Zentromere der Nessel-Seide unabhängig vom Vorkommen dieser Histonvariante. Das beschreiben Forschende der Tschechischen Akademie der Wissenschaften in Ceské Budejovice in Zusammenarbeit mit Forschenden des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben. Ihre Ergebnisse stellen sie im Fachmagazin Fronierts in Plant Science (DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01799) vor, meldet das IPK beim Informationsdienst Wissenschaft (idw).

Quelle: idw

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27. Jan 2020

Vegetation der Berggebiete trocknet Alpenflüsse aus

In der Fachzeitschrift Nature Climate Change (DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-019-0676-5) berichten Forschende der ETH Zürich, dass Pflanzen in höheren Lagen während Dürren nicht verdorren, sondern prächtig gedeihen. Anhand der Simulation berechneten sie, dass die Evapotranspiration von bewaldeten Berggebieten in einer Höhenlage von 1300 bis 3000 m.ü.M im Hitzesommer 2003 in weiten Teilen der Alpen überdurchschnittlich hoch war. Die Vegetation dieser Höhenlage war also massgeblich daran beteiligt, den halb ausgetrockneten Flüssen und Bächen das Wasser abzugraben, folgern sie daraus.

Quelle: ETH Zürich

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24. Jan 2020

Ansatzstelle zur Stärkung des Immunsystems von Pflanzen entdeckt

Manche Pilze verstecken sich vor dem pflanzlichen Immunsystem, indem sie einige ihrer Chitin-Bausteine modifizieren: es entsteht Chitosan. Forschende der Universität Münster haben jetzt herausgefunden, dass Pflanzen auf ein ganz bestimmtes Muster in diesem Chitosan mit einer Stimulierung ihres Immunsystems reagieren, wie sie im Fachmagazin Journal of the American Chemical Society (DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.9b11466) bersichten. Sie arbeiten nun daran, ein Immunstimulans für Pflanzen zu entwickeln, um den Einsatz chemischer Pestizide in der Landwirtschaft verringern zu können.

Quelle: Uni Münster

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24. Jan 2020

Molekularer Dialog in Pflanzen-Samen entschlüsselt

Embryo und Endosperm im sich entwickelnden Samen von Arabidopsis (lichtmikroskopische Aufnahme). Aufnahme: Uni Hohenheim

Unter der Samenhülle verbergen sich zwei genetisch verschiedene Organismen, die miteinander kommunizieren müssen. Dies hat mit dem besonderen Fortpflanzungsweg der Blütenpflanzen zu tun. Wie Forschende der Universitäten Hohenheim in Stuttgart, Genf, Lausanne und federführend der Universität Lyon herausfanden, basiert die Kommunikation des Embryos und des ihn umgebenden Endosperms auf Peptidhormonen. Sie funktioniert deshalb grundlegend anders als die meisten bisher erforschten Steuerungsmechanismen von Pflanzen. Ihre Ergebnisse präsentieren die beteiligten Forschenden im Wissenschaftsmagazin Science (https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaz4131).

Quelle: Uni Hohenheim

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22. Jan 2020

Naturstoff gegen Fibrose in Belladonna-Lilie entdeckt

Die Natur ist eine unerschöpfliche Quelle für therapeutisch wirksame Substanzen. Allerdings gleicht die Fahndung nach einem passenden Wirkstoff gegen eine bestimmte Erkrankung oft der berühmten Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen. Jetzt ist es einem internationalen Forscherteam aus den USA, Frankreich, Spanien, Italien und der Medizinischen Hochschule Hannover, Deutschland, gelungen, gleich zwei Verbindungen zu entdecken, die das als Fibrose bekannte krankhafte Wachstum des Herzmuskels verhindern und gleichzeitig dafür sorgen, dass sich das Herz in der sogenannten diastolischen Pumpphase entspannen und wieder mit Blut füllen kann. Das haben sie im Tiermodell belegt. Die Studie wurde von dem Institut für Molekulare und Translationale Therapiestrategien der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) durchgeführt. Die Ergebnisse hat jetzt die Fachzeitschrift Circulation (DOI: https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.119.042559) veröffentlicht.

Quelle: MHH

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21. Jan 2020

Modifizierte Pflanzen gegen den Klimawandel

Im Kampf gegen den Klimawandel sind neue Techniken gesucht. Würzburger Bioinformatiker haben jetzt möglicherweise einen Weg gefunden, der Pflanzen in die Lage versetzt, mehr Kohlendioxid zu binden.

Quelle: Uni Würzburg

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21. Jan 2020

Welche Regulatoren bei Eisenmangel aktiv sind

Bioinformatische Arbeitsschritte, um die cis-regulatorischen Elemente zu identifizieren. Die Ergebnisse der Studie tragen dazu bei, die genetische Regulation der Eisenmangelantwort in Pflanzen zu verstehen. Abbildung: Birte Schwarz, HHU

Eisenmangel ist ein kritischer Umstand für Pflanzen, auf den sie mit speziellen genetischen Programmen reagieren. Mit Methoden der Künstlichen Intelligenz hat ein Forschungsteam um Prof. Dr. Petra Bauer vom Institut für Botanik der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und Prof. Dr. Shin-Han Shiu vom Department of Plant Biology der MSU ein Vorhersageverfahren entwickelt und damit Kandidaten für diese spezielle cis-regulatorische Elemente (CRE) identifiziert, die in Pflanzenwurzeln bei regulatorischen Prozessen bei Eisenmangel aktiv sein können. Damit können nun regulatorische Genabschnitte vorhergesagt werden. Die Ergebnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift Plant Physiology (DOI: https://doi.org/10.1104/pp.19.00760). „Die gefundenen CREs können von Züchtern genutzt werden, um die Eisenaufnahme in neuen Pflanzensorten gezielt zu steigern“, betont Prof. Bauer. Ihre Mitarbeiterin und Erstautorin der Studie Dr. Birte Schwarz ergänzt: „So kann eine bessere Eisenversorgung gewährleistet werden und eine bessere Anpassung der Pflanzen auch an schlechte Böden.“

Quelle: HHU

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20. Jan 2020

Mit „Kmasker plants“ Genomsequenzen einfacher bearbeiten

Was kurze Sequenzstücke (k-mer) verraten. Anwendungen und Methoden des bioinformatischen Tools „Kmasker plants“ zur Analyse von Sequenzdaten. Grafik: Chris Ulpinnis, IPB Halle und Pixabay

Die Entwicklung von Next-Generation-Sequencing (NGS) hat es Forschern ermöglicht, Genome zu untersuchen, die zuvor als zu komplex oder aufgrund ihrer Größe als zu teuer galten. Trotzdem ist die Analyse komplexer Pflanzengenome, die oft einen enormen Anteil an repetitiven Sequenzen besitzen, noch immer eine Herausforderung. Daher haben Bioinformatiker des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben, der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) nun „Kmasker plants“ entwickelt – ein Bioinformatik-Tool, welches durch die Identifizierung repetitiver Sequenzen die Analyse von Pflanzengenomen vereinfacht. Es baut auf die Identifizierung von k-meren (Nukleotidsequenzen einer bestimmten Länge ‚k‘) auf. Das Werkzeug wurde unter dem Namen „Kmasker plants“ im Fachmagazin The Plant Journal (DOI: https://doi.org/10.1111/tpj.14645) veröffentlicht. „Kmasker plants“ steht als Webservice zur Verfügung oder kann installiert werden via: https://github.com/tschmutzer/kmasker.

Quelle: IPK (pdf)

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20. Jan 2020

Die Welt ernähren, ohne den Planeten zu schädigen, ist möglich

Fast die Hälfte der derzeitigen Nahrungsmittelproduktion ist schädlich für unseren Planeten – sie führt zum Verlust biologischer Vielfalt, setzt den Ökosystemen zu und verschärft die Wasserknappheit. Kann das gutgehen, angesichts einer weiter wachsenden Weltbevölkerung? Eine neue Studie im Fachmagazin Nature Sustainability (https://www.nature.com/articles/s41893-019-0465-1) untersucht umfassende Lösungsvorschläge, wie man 10 Milliarden Menschen innerhalb der Belastungsgrenzen unseres Planeten ernähren kann. Eine angemessene und gesunde Ernährung für jeden Menschen bei weitgehend intakter Biosphäre erfordert nicht weniger als eine technologische und soziokulturelle Kehrtwende, resümieren die Forschenden unter der Leitung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK).

Quelle: PIK

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16. Jan 2020

Schnellere Vorhersage zu Gewinnern und Verlierern des Klimawandels

Forscher*innen wollen anhand des Erbguts schneller vorhersagen, wie Arten auf den Klimawandel reagieren können; im Vordergrund stehen Arten, die für ihr Ökosystem von zentraler Bedeutung sind. Foto: Barbara Feldmeyer

Forschende wollen mit einem neuen Forschungsansatz schneller und für eine größere Anzahl an Arten vorhersagen, welche Tiere und Pflanzen es schaffen können, sich an den Klimawandel anzupassen und welche nicht. Der Schlüssel ist laut den Forscher*innen des Senckenberg und des LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik im Erbgut der jeweiligen Art zu finden. In Kombination mit ökologischen Daten sind die Ergebnisse vor allem für den Naturschutz relevant. Das Team plädiert daher dafür, zunächst Arten in den Blick zu nehmen, die für ihr jeweiliges Ökosystem von besonderer Bedeutung sind. Die Studie ist soeben im Fachjournal Evolution Letters (DOI: https://doi.org/10.1002/evl3.154) erschienen.

Quelle: Senckenberg

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15. Jan 2020

Blaualgen im Wasser und an Land als Quelle für Methan identifiziert

Massenentwicklung von Cyanobakterien, die auch als Blaualgen bezeichnet werden, weil sie Photosynthese treiben. Foto: Angelina Tittmann, IGB

Cyanobakterien, umgangssprachlich auch Blaualgen genannt, gehören zu den häufigsten Organismen auf der Erde. Ein Forschungsteam zeigte nun erstmalig, dass Cyanobakterien in Meeren, Binnengewässern und an Land relevante Mengen an Methan produzieren. Die durch den Klimawandel zunehmenden Blaualgenblüten werden die Freisetzung von Methan aus Binnengewässern und Meeren in die Atmosphäre mit hoher Wahrscheinlichkeit verstärken, folgern die Forschenden unter Leitung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und der Universität Heidelberg.
Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal Science Advances (DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aax5343).

Quelle: IGB

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15. Jan 2020

Unsere Wälder wachsen unter dem Einfluss des Klimawandels langsamer

Kiefernwälder am Ostseestrand – Foto: Karolina Janecka

Die Sommertrockenheit beeinträchtigt immer mehr das Wachstum von Buche und Eiche im Ostseeraum. Dagegen wird das Wachstum der Kiefer stärker von den Winterbedingungen beeinflusst. Dabei gibt es regionale Unterschiede. In Norddeutschland, Südschweden und Westpolen vollzieht sich der Wandel schneller als im Osten Polens und in den baltischen Staaten. Das fand ein internationales Forschungskonsortium unter Greifswalder Leitung heraus, indem es Daten von über 300 Waldstandorten auswertete. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift Global Change Biology (DOI: https://doi.org/10.1111/gcb.14966) veröffentlicht.

Quelle: Uni Greifswald

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14. Jan 2020

Fledermausblume als Vorlage für Sonarnavigation

Die Sonarsysteme und -reflektoren (unten) sind von Fledermäusen und Blüten inspiriert. Foto: Ralph Simon, Vrije Universiteit Amsterdam

Sonarsysteme sind für autonome Roboter und selbstfahrende Autos unerlässlich, da sie sehr kostengünstige Sensoren für Abstandsmessungen sind. Doch manchmal sind die erzielbaren Messergebnisse irreführend und bisher gab es auch keine Sonarzeichen, -schilder oder -signale, die die Navigation unterstützen können. Nun hat ein Forschungsteam der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) gemeinsam mit Forschenden der Universitäten in Antwerpen und Amsterdam eine Lösung gefunden, die durch eine spezielle Koevolution zwischen Fledermäusen und Blumen inspiriert wurde. Ihre Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1909890117) veröffentlicht.

Quelle: FAU

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14. Jan 2020

"Autophagie ist das Fein-Tuning zellulärer Programme"

Wenn Pflanzen sich auf veränderte Umweltbedingungen wie Dürre, extreme Temperaturen oder Krankheitserreger reagieren, leiten sie neue zelluläre Programme ein, die die passenden Proteine für die jeweilige Situation produzieren. Eine neue Forschungsarbeit eines internationalen Teams aus Dänemark, Österreich und Norwegen hat nun gezeigt, dass Pflanzen auch imstande sein müssen alte zelluläre Programme zu löschen, damit das neue Anpassungsprogramm etabliert werden kann. Dazu betreiben sie Autophagie, wobei beschädigte oder unerwünschte Zellkomponenten erkannt und anschließend recycelt werden. Sie publizierten ihre Studie im Fachmagazin EMBO Journal (DOI: https://doi.org/10.15252/embj.2019103315). „Unser Daten sind der überzeugende Beweis, dass eine der Hauptaufgaben der Autophagie das Fein-Tuning zellulärer Programme ist. Der Verlust der Autophagie hat gravierende Konsequenzen auf mehreren Ebenen. Dies hat bisher zu Verwirrung über die Rolle der Autophagie geführt,“ sagt Yasin Dagdas vom Wiener Gregor Mendel Institut (GMI) im Informationsdienst Wissenschaft (idw).

Quelle: GMI im idw

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13. Jan 2020

Paradigmenwechsel für Landwirtschaftsflächen mit hohem Naturschutzwert nötig

Extensiv bewirtschaftetes, artenreiches Grünland im Thüringer Wald, Deutschland. Foto: Landschaftspflegeverband Thüringer Wald e.V.

Zunehmende und intensivere Landwirtschaft hat zu vielfältigen Konflikten mit dem Naturschutz geführt. Trotz dieses weltweiten Trends weisen in der Europäischen Union etwa 30 Prozent der Agrarflächen als sogenannten High Nature Value Farmlands (HNV-Farmlands) einen hohen Naturschutzwert auf. Ein europäisches Forschungsteam mit Beteiligung der Universitäten Göttingen und Kassel sowie des Braunschweiger Thünen-Instituts für Biodiversität hat in einer aktuellen Studie die Zukunft dieser Agrarflächen untersucht. Die Forschenden entwickelten eine Reihe von Empfehlungen, wie Agrarlandschaften mit hohem Naturschutzwert durch finanzielle, soziale, politische, technische und Produkt-Innovationen über die Agrarpolitik unterstützt werden können, denn Agrarflächen mit hohem Naturwert stellen wertvolles Kapital dar. Sie ermöglichen es der Gesellschaft, aktuell existierende und zukünftige Umweltprobleme zu bewältigen. Allerdings bedürfe es eines Paradigmenwechsels, um die naturverträglich wirtschaftenden Bauernhöfe zu erhalten und die Agrarlandschaften von hohem Naturschutzwert für zukünftige Generationen zu erhalten. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Frontiers in Ecology and the Environment (DOI: https://doi.org/10.1002/fee.2116) erschienen.

Quelle: Thünen-Institut

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09. Jan 2020

Gurken-Virus in Deutschland nachgewiesen

Blätter einer mit CABYV infizierten Pflanze mit Symptomen des Chlorophyllmangels. Foto: W. Menzel, DSMZ

Der Pflanzenvirologe Dr. Wulf Menzel vom Leibniz-Institut Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (DSMZ) in Braunschweig hat zusammen mit Kollegen aus Nürnberg und Freising erstmals das „Gurken-Virus“ Cucurbit aphid-borne yellows virus (CABYV) in Deutschland isoliert. Ihre Ergebnisse publizierten die Wissenschaftler jetzt im Fachmagazin New Disease Report (DOI: http://dx.doi.org/10.5197/j.2044-0588.2020.041.001). Im Sommer 2019 berichteten zahlreiche bayerische Landwirte, dass ihre Gurkenpflanzen mit einer nicht bekannten Krankheit infiziert waren. In den meisten Beständen lag die Infektionsrate bei 90 Prozent. Insgesamt sank der Ernteertrag um bis zu 50 Prozent. Die serologischen und molekularen Untersuchungen wiesen zweifelsfrei eine Infektion mit CABYV nach. Die Forschenden gehen davon aus, dass sich CABYV auch in Ländern von Mitteleuropa etablieren wird.

Quelle: DSMZ

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09. Jan 2020

Vielfältige Landschaften funktionieren besser

Studiendesign: Landschaften mit unterschiedlicher Landbedeckung. Grafik: Uni Zürich

Dass Ökosysteme mit grosser Biodiversität besser funktionieren, ist bekannt. Nun zeigen Umweltwissenschaftler der Universität Zürich erstmals, dass vergleichbare Zusammenhänge auch auf Stufe von Landschaften gelten: Die Mischung von Wiesen, Wäldern, Siedlungen und Gewässern verbessern Funktion und Stabilität einer Landschaft – unabhängig von Pflanzenvielfalt, Region und Klima. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachmagazin Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-019-14002-7).

Quelle: Uni Zürich

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07. Jan 2020

Landnutzung hat langfristige Auswirkung auf biologische Vielfalt

Einer der untersuchten Graslandflächen im Val-de-Sevre in Südwest-Frankreich. Foto und Copyright: Gaëtane Le Provost

Die Vergangenheit lässt die Biodiversität in Agrarlandschaften nicht los - das zeigt eine aktuelle Studie von Wissenschaftler*innen des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums im Fachjournal PNAS (https://www.pnas.org/content/early/2020/01/01/1910023117). Anhand einer Agrarlandschaft in Südwest-Frankreich belegte das Team, dass eine Zwischennutzung von Wiesen und Weiden als Acker auch nach 20 Jahren die Eigenschaften zur Bewegung und Nahrungssuche innerhalb einzelner Artengemeinschaften auf heutigen Wiesen und Weiden homogenisiert. Bestehende Wiesen und Weiden in Agrarlandschaften sollten daher langfristig erhalten werden, um Arten eine Zuflucht zu bieten, die durch Umbruch in Äcker verloren gehen.

Quelle: Senckenberg

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06. Jan 2020

Wie sich Arabidopsis an hohe Lichtintensitäten anpasst

Pflanzen aktivieren bei hoher Lichtintensität Schutzmechanismen, welche die Photosynthese drosseln können. Eine Schlüsselrolle bei diesem Anpassungsprozess spielen drei V, P und Z genannten Proteine. Die Biologen Antoni Garcia-Molina und Dario Leister von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) konnten nun zeigen, dass in der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) diese drei Schlüsselproteine die Photosynthese drosseln und sich die Pflanze auch rascher an wechselnde Lichtverhältnisse anpassen konnte - sogar schneller als VPZ-Tabakpflanzen, bei denen dieser Vorgang schon früher untersucht worden war. Allerdings fanden die Münchner Biologen auch heraus, dass diese Ackerschmalwand VPZ-Pflanzen jedoch nicht schneller wuchsen – ganz im Gegenteil, wie sie im Fachjournal Nature Plants zeigen (DOI: https://www.nature.com/articles/s41477-019-0572-z). „Möglichweise stört der erhöhte Schutz gegen Lichteinstrahlung sogar andere für die Pflanze wichtige Mechanismen,“ sagt Leister. Die Forschenden folgern, dass es keine einfachen und universellen Lösungen gibt, um (Nutz-)Pflanzen künstlich auf den Klimawandel einzustellen.

Quelle: LMU

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27. Dez 2019

Thiol-Redox-Schalter beeinflussen früheste Ereignisse der Samenkeimung

Samenkeimung unter dem Fluoreszenzmikroskop. Aufnahme: Bettina Richter, Uni Münster

Pflanzensamen können in trockenem Zustand über Jahre ihre Energie speichern, um sie dann plötzlich freizusetzen und zu keimen. Aber wie wird die Energie im Samen verfügbar gemacht? Wie kann der Energiestoffwechsel früh und effizient gestartet werden? Ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Universität Münster hat herausgefunden, dass den Thiol-Redox-Schaltern dabei eine zentrale Bedeutung zukommt. Ihre Studie veröffentlichten die Forschenden um Prof. Dr. Markus Schwarzländer von der Uni Münster und um Andreas Meyer von der Uni Bonn im Fachmagazin PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1910501117).

Quelle: Uni Münster

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17. Dez 2019

Algen: Wanderer zwischen Wasser und Land

Typischer Lebensraum für terrestrische Algen aud Fuerteventura (Spanien). Foto: Barbara Melkonian, UDE

Algen aus der Gruppe der Streptophyta teilen viele Eigenschaften mit Moosen, Farnen und Samenpflanzen. Unklar war bisher, wann die Algen erstmals Land eroberten. Ein internationales Team sequenzierte deshalb das Erbgut von zwei einzelligen Algen, die zu den ursprünglichsten Streptophyta gehören. Wie die Genomstudie zeit, hatten Mesostigma viride und Chlorokybus atmophyticus einen gemeinsamen Vorfahren. Sie sind die ursprünglichste Abstammungslinie der Steptophyta. Mesostigma ist ein mit Geißeln, die zur Fortbewegung dienen, ausgestatteter Einzeller, der am Boden kleiner Teiche lebt. Chlorokybus bildet Pakete ineinander geschachtelter Einzelzellen, die von einer festen Zellwand umgeben sind, und lebt zwischen Moosen, auf der Erde, an Steinen und Wänden. „Die Genomanalysen beider Algen zeigten große Unterschiede in der Größe und Struktur ihres Erbgutes und im Genbestand“, sagt Studienleiter Prof. Dr. Michael Melkonian von der Universität Duisburg-Essen (UDE) über die im Fachmagazin Nature Plants (https://www.nature.com/articles/s41477-019-0560-3) publizierte Arbeit.„Algen lebten offenbar lange vor der Entstehung der eigentlichen Landpflanzen außerhalb des Wassers, ihre Evolution erfolgte aber nicht linear, sondern es gab immer wieder Rückentwicklungen in den aquatischen Lebensraum, nach dem Prinzip, zwei Schritte vorwärts, einer zurück“, schließt Prof. Melkonian.

Quelle: UDE

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17. Dez 2019

Neue Lebensgemeinschaft in der Atacama-Wüste entdeckt

Die biologische Bodenkruste auf dem Cover der Zeitschrift Geobiology, wird von zahlreichen Organismen wie Flechten, Pilzen, Cyanobakterien und Grünalgen gebildet. Foto: Uni Rostock

Forschende haben in der trockensten, nicht-polaren Wüste der Welt eine neue Organismengemeinschaft identifiziert, die in den Gebieten überlebt, in denen nahezu täglich frühmorgendlich Küstennebel liegt. Das interdisziplinäre Forschungsteam der Universitäten Rostock und Kaiserslautern, der Ludwig-Maximilians-Universität München und der Philipps-Universität Marburg veröffentlichte seine Ergebnisse über die neue Bodenkruste im Fachjournal Geobiology (DOI:  https://doi.org/10.1111/gbi.12368).

Quelle: Uni Rostock

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12. Dez 2019

Um die Artenvielfalt zu retten, sollten globale Probleme jetzt angegangen werden

Komplexe Systeme können nicht durch eine einzige Maßnahme nachhaltig verändert werden. © Grafik in Anlehnung an IPBES-SPM

Seit den 1970er Jahren wächst der Einfluss der Menschheit auf die Natur rasant, berichten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Science (DOI: https://science.sciencemag.org/content/366/6471/eaax3100), darunter Forschende des Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ). Da aber eine Reihe von eng miteinander verzahnten Einflüssen vom Klimawandel bis zu Überfischung und Landübernutzung die Umwelt in die Zange nehmen, sollten diese weltweiten Herausforderungen alle gleichzeitig an der Wurzel gepackt werden, um weitere massive globale Schäden noch zu verhindern. Und das müsste sofort geschehen, betonen die Forschenden.

Quelle: UFZ

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11. Dez 2019

Moderne und alte Weizensorten schmecken gleich gut

Aus dem Mehl verschiedener Weizensorten wurden mit gleichen Rezepten Brote gebacken und anschließend verkostet. Schon das äußere Erscheinungsbild der Brote variiert zwischen den Sorten deutlich. Foto: BeckaBeck

Moderne Weizensorten liefern grundsätzlich ähnlich aromatische Brote wie die alten Sorten. Unterschiede bestehen zwischen einzelnen Sorten – und den Anbaugebieten. Das fand ein Team aus deutschen und Schweizer Forschern unter Federführung der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und der Universität Hohenheim in Stuttgart heraus. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verglichen Geschmack und Geruch von Broten, die in enger Kooperation mit je einem handwerklichen Bäcker und Müller mit Mehl aus alten und aus modernen Weizensorten gebacken wurden. Außerdem beschreibt das Forschungsteam nun im Journal Food Research International (DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2019.108748), wie es den Geschmack und andere Broteigenschaften molekularbiologisch vorhersagen kann.

Quelle: HHU

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09. Dez 2019

In der Spitze wird die Architektur der Pflanze angelegt

Maissorten mit verschiedenen Blattstellungen: Für die landwirtschaftliche Nutzung ist dies ein wichtiges Merkmal, nach dem selektiert wird, um Pflanzdichte und Ertrag zu steigern. Foto: Uni Tübingen

Die Aufgaben des Meristems gehen weiter als bislang gedacht: Es ist nicht nur das teilungsfähig Bildungsgewebe mit den Stammzellen an der Sprossspitze sondern es steuert aus der Spitze heraus die Architektur der ganzen Pflanze. Bei der Kartierung der an diesen Funktionen beteiligten genetischen Schaltkreise in Mais-Pflanzen hat ein internationales Team entscheidende Ansatzpunkte zur technologischen Verbesserung von Nutzpflanzen entdeckt. Das Forschungsteam unter der Leitung von Professorin Marja Timmermans vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen der Universität Tübingen stellt seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift Genome Research (DOI: https://dx.doi.org/10.1101/gr.250878.119) vor.

Quelle: Uni Tübingen

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