Artikel zur Kategorie Forschungsergebnis


23. Feb 2021

Klimawandel gefährdet den europäischen Wald

Durch Borkenkäfer befallene und getötete Fichten in der Triglav Region Sloweniens im Jahr 2020. Foto: Dr. Henrik Hartmann

In den letzten Jahren haben die europäischen Wälder stark unter den extremen Klimabedingungen und deren Folgen gelitten. Weit mehr als die Hälfte der europäischen Walder ist potenziell durch Windwurf, Waldbrand, Insektenplage oder einer Kombination daraus gefährdet. Das ist das Ergebnis einer Studie eines internationalen Forschungsteams unter Beteiligung von Dr. Henrik Hartmann vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie. Unter Verwendung von Satellitendaten und künstlicher Intelligenz untersuchten sie die Anfälligkeit gegenüber Störungen im Zeitraum zwischen 1979 und 2018. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal Nature Communications.

Quelle: MPI für Biogeochemie

Weiterlesen
22. Feb 2021

Klima-Wirkung auf Pflanzen mitunter erst nach Jahren sichtbar

Die Auswirkungen von Klimaelementen wie Temperatur und Niederschlag auf die Pflanzenwelt werden möglicherweise erst Jahre später sichtbar. Dies ist ein zentrales Ergebnis einer Studie unter Leitung des Deutschen Zentrums für Biodiversitätsforschung (iDiv), der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), die am 16. Februar im Fachmagazin Global Change Biology veröffentlicht und heute der Öffentlichkeit vorgestellt wurde. Demnach könnten klimatische Elemente langfristig einen stärkeren Einfluss auf das Überleben, das Wachstum und die Vermehrung von Pflanzen haben als frühere Studien nahelegen.

Quelle: iDiv

Weiterlesen
19. Feb 2021

Süße Algen-Partikel widerstehen hungrigen Bakterien

Diese hochauflösende Airyscan Aufnahme zeigt das Fucose enthaltende sulfierte Polysaccharid (FCSP, sichtbar in Grün) rund um die Zellen der kettenbildenden Kieselalge Chaetoceros socialis und ihrer Nadeln. Aufnahme: Silvia Vidal-Melgosa, MPI für Marine Mikrobiologie

Eher süß als salzig: Mikroalgen im Meer produzieren jede Menge Zucker während der Algenblüten. Diese enormen Mengen an Biomasse werden normalerweise durch marine Bakterien sehr schnell recycelt – ein Abbauprozess, der einen wichtigen Teil des globalen Kohlenstoffkreislaufs ausmacht. Besonders Zucker galt lange als leckere, leicht verdauliche Speise für hungrige Mikroben und deshalb als wenig geeignet für die natürliche Speicherung von Kohlenstoff. Forschende vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen haben aber nun entdeckt: Es gibt einen Zucker in Algen, der dem mikrobiellen Abbau widersteht und so deutlich mehr Kohlenstoff in die Tiefsee transportieren könnte als bisher angenommen, wie sie im Fachmagazin Nature Communications berichten.

Quelle: MPI für Marine Mikrobiologie

Weiterlesen
18. Feb 2021

Wein profitiert vom gleichzeitigen Anbau mit Oregano und Thymian

Thymian blüht unter den Reben. Foto: Universität Trier

Drei Jahre lang haben Forschende der Universität Trier versuchsweise Thymian und Oregano unter Rebstöcke an der Saar angebaut, um Erosion zu vermeiden, die Bodenfruchtbarkeit zu erhalten sowie den Ausstoß von Treibhausgasen zu minimieren. Zwar konnte das Forschungsprojekt eine Konkurrenz zwischen den Kräutern und den Reben hinsichtlich Wasser und Nährstoffen feststellen. Zwar wurde durch den Anbau aromatischer Kräuter die Produktivität der Reben geringfügig reduziert, aber dieser leicht negative Effekt wird durch die klare Verbesserung der Mostqualität ausgeglichen. Durch einen hohen Öchslegrad und den richtigen Säuregehalt sind die Grundvoraussetzungen für einen sehr guten Wein. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal Agriculture.

Quelle: Uni Trier

Weiterlesen
18. Feb 2021

42.000 Jahre alte sub-fossile Bäume ermöglichen genauere Analyse der letzten Umpolung des Erdmagnetfelds

Alter Kauri-Baum aus Ngawha, Neuseeland. Foto: Nelson Parker

Vor 42.000 Jahren fand die letzte vollständige Umpolung des Erdmagnetfeldes statt, das sogenannte Laschamps-Ereignis. Radiokarbon-Analysen der Überreste von Kauri-Bäumen aus Neuseeland ermöglichen nun erstmals eine genaue zeitliche Einordnung und Analyse dieses Ereignisses und der damit verbundenen Effekte, sowie die Kalibrierung geologischer Archive wie Sediment- und Eisbohrkerne aus dieser Zeit. Darauf basierende Simulationen ergeben, dass die starke Reduktion des Magnetfeldes erhebliche Auswirkungen in der Erdatmosphäre hatte. Kauri-Bäume können mehrere tausend Jahre alt werden und zeichnen während ihres Wachstums jährliche Variationen des atmosphärischen Radiokarbongehalts auf, welche das Forschungsteam präzise gemessen hat. Die Ergebnisse zeigt ein internationales Team um Chris Turney von der Australischen University of New South Wales, unter Beteiligung von Norbert Nowaczyk vom Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) und Florian Adolphi vom Alfred-Wegener-Institut in einer Studie, die jetzt im Fachmagazin Science erscheint.

Quelle: GFZ

Weiterlesen
16. Feb 2021

Resilienz im pflanzlichen Immunsystem

Lennart Mohnike sammelt Blattmaterial von bakteriell infizierten Pflanzen. Foto: Philipp William Niemeyer, Uni Göttingen

Wie bauen Pflanzen eine Resilienz auf? Ein internationales Forschungsteam hat die molekularen Mechanismen des pflanzlichen Immunsystems untersucht. Das Team des 2016 gegründeten Internationalen Graduiertenkollegs „PRoTECT“ konnte einen Zusammenhang zwischen einem relativ unbekannten Gen und der Resistenz der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) gegenüber Krankheitserregern aufzeigen. Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift The Plant Cell erschienen. „Uns ist es gelungen, den molekularen Zusammenhang zwischen dem Genprodukt und der Inaktivierung der Säuren bei normalem Pflanzenwachstum zu entschlüsseln“, resümiert Prof. Dr. Ivo Feußner vom Göttinger Zentrum für Molekulare Biowissenschaften. „Die grundlegenden Ergebnisse können damit Züchterinnen und Züchtern dienen, weniger anfällige Pflanzen zu isolieren“, sagt Lennart Mohnike, Erstautor der Studie, „dies bietet einen wichtigen Lösungsansatz zur Erhöhung der Nahrungsmittelsicherheit und könnte einen reduzierten Pestizidgebrauch zur Folge haben“.

Quelle: Uni Göttingen

Weiterlesen
16. Feb 2021

Optogenetische Kontrolle des Pflanzenwachstums

Erfolg mit zwei zusätzlichen Genen: Normalerweise wachsen Pollenschläuche in Richtung Eizelle. Bei genetisch veränderten Zellen ändert sich die Wachstumsrichtung je nach Lichteinfall. Grafik: Kai Konrad

Dem Team um Professor Georg Nagel, Mitbegründer der Optogenetik, Dr. Shiqiang Gao und Dr. Kai Konrad der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) ist es gelungen, optogenetische Verfahren in Tabakpflanzen anzuwenden. Vitamin-A (all-trans-Retinal) wird nun in Tabakpflanzen mittels eines eingebrachten Enzyms aus einem marinen Bakterium produziert, was einen verbesserten Einbau von Rhodopsin in die Zellmembran ermöglicht. Der Einbau in Pflanzen erlaubt nun erstmals eine nicht-invasive Manipulation von intakten Pflanzen oder ausgewählten Zellen durch Licht über das sogenannte Anionenkanal-Rhodopsin GtACR1. Die Ergebnisse ihrer Arbeit stellen sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Plants vor.

Quelle: Uni Würzburg

Weiterlesen
15. Feb 2021

Membran-Lipide steuern Zellwachstum entscheidend mit

Ein Pollenschlauch, der aus einem Pollenkorn wächst (Grün: Enzym, das für die Produktion des Lipids verantwortlich ist, welches das Zellwachstum beeinflusst, Magenta: Zytoskelett). Aufnahme: Marta Fratini

Manche Lipide haben neben dieser strukturellen Funktion aber auch regulatorische Wirkungen und üben entscheidenden Einfluss auf das Wachstum von Zellen aus. Das zeigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) in einer Studie, die sie in The Plant Cell veröffentlicht haben. Die Wirkung hängt insbesondere davon ab, wie diese Lipide auf der Zellmembran verteilt sind, schreibt das Team um Prof. Dr. Ingo Heilmann, Leiter der Abteilung Pflanzenbiochemie an der MLU, über ihre an Pollenschläuchen gewonnenen Ergebnisse. Das Phospholipid mit dem Namen Phosphatidylinositol 4,5-Bisphosphat ("PIP2") ist "entweder diffus und ohne erkennbares Muster über die gesamte Spitze des Pollenschlauchs verteilt oder in dynamischen kleinen Nanodomänen konzentriert", erklärt Dr. Marta Fratini, Erstautorin der Studie. "Soweit ich weiß, führt unsere Untersuchung zum ersten Mal die regulatorische Funktion eines Lipids auf seine räumliche Verteilung in der Membran zurück", resümiert Heilmann.

Quelle: MLU

Weiterlesen
15. Feb 2021

Evolution der Getreideähren

Frühes Entwicklungsstadium der Ähre in einer „intermedium-m (int-m)“-Mutante in Gerste. Grün markiert ist das Meristem der Hüllspelze, das ein endständiges Blütchen umschließt. Aufnahme: Jinshun Zhong, HHU

Forschende entdeckten verschiedene Mutanten der Gerste, die weizenähnliche Ähren aufweisen. In der Fachzeitschrift PNAS stellt das Forschungsteam um Prof. Dr. Maria von Korff Schmising von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) mit dem Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) in Köln die Funktion eines Gens vor, das für die Unterschiede der verschiedenen Ährenformen von Weizen und Gerste mitverantwortlich ist. Dieses Gen kontrolliert die Aktivität der Ähren- und Blütchenmeristeme und damit die Anzahl der Blütchen und Körner pro Ähre. Die Mitgliedern des Exzellenzclusters CEPLAS identifizierten zwei Gerstenmutanten mit den Namen „intermedium-m“ und „double seed 1“, die eine weizenähnliche Ährenform mit einem terminalen Blütchen – hier endet die Ähre, weil das Meristem aufgebraucht ist – und einer reduzierten Anzahl von Seitenblütchen pro Ähre bilden. Dabei trägt das Gen INT-M/DUB1 dazu bei, dass die Meristemidentität aufrechterhalten und die Differenzierung der Meristeme unterdrückt werden. So bleibt die Fähigkeit des Ährenmeristems erhalten, an den Seiten weiter Blütchenmeristeme zu bilden.

Quelle: HHU

Weiterlesen
12. Feb 2021

Nanokugeln zum Kräftemessen mit Zellmotoren

Ein Video bei YouTube veranschaulicht wie der Kinesin-Motor ein Vesikel an einem Mikrotubulus entlang bewegt. Video: Erik Schäffer Lab bei YouTube. Um das Video zu aktivieren, klicken Sie bitte auf das Bild. Wir weisen Sie darauf hin, dass durch den Start des Videos Daten an YouTube übermittelt werden.

Wie das Motorprotein Kinesin nano-Schritte macht und mechanisch funktioniert, haben Forschende im Fachmagazin Science dargelegt. Das Team um Professor Erik Schäffer von der Universität Tübingen verfolgt mit eigens dazu entwickelten Spezialmikroskopen, „optischen Pinzetten“, wie die molekularen Maschinen ihre Arbeit verrichten. Diese Technologie hat sein Team am Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP) nun weiter verfeinert. Mit höher auflösenden, speziellen Sonden, den Germanium-Nanokugeln, lassen sich sowohl Bewegungen als auch die Kräfte eines Motorproteins messen. Ein Video dazu hat das Team auf YouTube veröffentlicht.

Quelle: Uni Tübingen

Weiterlesen
12. Feb 2021

Hypericin aus Johanniskraut als grüner Katalysator

Die Blüten des Johanniskrauts (Hypericum perforatum) haben nicht nur heilende, sondern auch katalytische Wirkung. Foto: Julia Naumann

Ein interdisziplinäres Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Biologie und der Anorganischen Chemie der TU Dresden hat in einem aktuellen Projekt erstmals getrocknete Blüten des Johanniskrautes (Gattung Hypericum) als aktiven Katalysator in verschiedenen photochemischen Reaktionen eingesetzt. Der Pflanzeninhaltstoff Hypericin, ein Sekundärmetabolit aus dem Johanniskraut, wird als die aktive Verbindung in chemischen Reaktionen genutzt, ohne dass er vorher chemisch aufbereitet werden muss. Dieses konzeptionell neue und nachhaltige Verfahren des Teams um Botaniker Prof. Stefan Wanke und Chemiker Prof. Jan. J. Weigand wurde als deutsches Patent angemeldet und in der Fachzeitschrift Green Chemistry vorgestellt.

Quelle: TU Dresden beim idw

Weiterlesen
09. Feb 2021

Ökologische Interaktion als Treiber der Evolution

Die Raupen der Schwalbenschwanz-Schmetterlinge fressen Pflanzen aus der Gruppe der Apiaceae, zu denen etwa Karotten, Sellerie oder Fenchel zählen, und die Toxine enthalten. Foto: Fabien L. Condamine

Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung des Botanikers Prof. Stefan Wanke von der TU Dresden hat in einer Studie, die Entstehung der Mega-Diversität pflanzenfressender Insekten untersucht. Diese machen ein Viertel der terrestrischen Vielfalt aus. Die Ergebnisse der Studie wurden Mitte Januar in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht und heute der Öffentlichkeit vorgestellt. Darin zeigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass der evolutionäre Erfolg von Insekten mit wiederkehrenden Veränderungen der Wirtspflanzen zusammenhängen könnte.

Quelle: TU Dresden

Weiterlesen
09. Feb 2021

Wie Bakterien die Anzucht von Teakbäumen in Afrika erleichtern

Ein Team der Universität Bremen hat bei Forschungen im südlichen Afrika Bakterien entdeckt, die dabei helfen können, die begehrten Teak-Bäume (Pterocarpus angolensis) zu züchten. Das ist ein wichtiger Beitrag zur nachhaltigeren lokalen Nutzung des wertvollen Holzes. Dazu führten die Forschenden über mehrere Jahre ein Screening der Knöllchenbakterien an Teak durch und konnten zum ersten Mal Bakterien finden, die eine Symbiose mit dem Baum eingehen, über die Sie Ende Januar im Fachmagazin Frontiers in Microbiology berichten. Aus diesen Ergebnissen könnte „Biodünger“ entwickelt werden: Im Labor vermehrte Bakterien werden zu den Samen Hülsenfrüchten gegeben, um hoffentlich in Baumschulen schnell Symbiosen eingehen zu können und so die Anzucht von Keimlingen zu erleichtern.

Quelle: Uni Bremen

Weiterlesen
04. Feb 2021

Wälder der Erde in 3D

Mit Lasern scannen die Forscherinnen und Forscher die Baumstruktur, hier die Struktur eines Urwaldes. Foto: Dominic Seidel

Urwälder sind für die Artenvielfalt und globale Stoffkreisläufe von großer Bedeutung. Die dreidimensionale Struktur der Wälder spielt dabei eine wichtige Rolle, weil sie Stoffaustauschprozesse mit der Atmosphäre beeinflusst und verschiedenen Arten Lebensraum bietet. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen ist der Frage nachgegangen, welche Vielfalt an unterschiedlich komplexen Strukturen in den Wäldern der Welt zu finden ist, und welche Faktoren diese Vielfalt erklären können. Die Ergebnisse veröffentlichten sie am 22. Januar in der Fachzeitschrift Nature Communications und stellten sie heute der Öffentlichkeit vor.

Quelle: Uni Göttingen

Weiterlesen
03. Feb 2021

Korallen verhungern, noch bevor sie bleichen

Korallenbleiche in einem Riff im Roten Meer. Foto: Anna Roik

Die sogenannte Korallenbleiche führt gegenwärtig zu einem weltweiten Massensterben von Korallen. Bedingt durch den Klimawandel nehmen Korallen eine milchig-weiße Färbung an, beziehen zu wenig Nährstoffe und verhungern in aller Regel. In besonders warmen Jahren sind im Pazifik oft kilometerlange „Korallenfriedhöfe“ aus gebleichten Korallen zu beobachten. Bei der Erforschung der Ursachen der Korallenbleiche stellte nun ein Forschungsteam um den Konstanzer Biologen Prof. Dr. Christian Voolstra fest, dass das Verhungern der Korallen bereits vor dem eigentlichen Bleichen beginnt. Die Ursache des Korallensterbens ist demnach eine gestörte Symbiose zwischen Korallen und Algen, welche der Korallenbleiche vorausgeht. „Die Korallenbleiche leitet das Sterben der Korallen nicht erst ein, sondern ist vielmehr der finale Phänotyp eines ins Ungleichgewicht geratenen Nährstoffaustausches zwischen Koralle und symbiotischen Algen“, schildert Voolstra. Die Forschungsergebnisse, die aktuell im Wissenschaftsjournal PNAS veröffentlicht wurden, könnten einen Paradigmenwechsel bei der Bekämpfung der Korallenbleiche einleiten.

Quelle: Uni Konstanz

Weiterlesen
03. Feb 2021

Ozon setzt Wald in Mittelgebirgen auch im Winter unter Stress

Ganzjähriger Ozonstress, Trockenheit und andere Umweltbelastungen schädigen den Baumbestand von Mittelgebirgswäldern. Foto: TU Bergakademie Freiberg

Die Ozonbelastung im Erzgebirge nimmt seit Ende der 1990er Jahre auch im Winterhalbjahr nicht ab. Das haben Forschende der TU Bergakademie Freiberg in einer aktuellen Studie im Fachjournal Geochemistry – Chemie der Erde geschildert. In der Folge leiden die Wälder ganzjährig unter dem Ozon-Stress. Und das obwohl die Luft in Mitteleuropa insgesamt sauberer geworden ist.

Quelle: TU Bergakademie Freiberg

Weiterlesen
02. Feb 2021

Blütenvielfalt konnte Insektizid-Effekte auf Rote Mauerbiene ausgleichen

Überblick eines Versuchsaufbaus, mit dem das Forschungsteam die Reproduktion der Bienen untersucht hat. Foto: Felix Klaus

Eine höhere Blühpflanzenvielfalt erhöht den Bruterfolg von Wildbienen und könnte helfen, negative Effekte von Insektiziden auszugleichen. Das haben Forschende der Universitäten Göttingen und Hohenheim sowie des Julius-Kühn-Instituts in einem groß angelegten Experiment mit der bedeutsamen Wildbiene Osmia bicornis (Rote Mauerbiene) festgestellt. Ihre Ergebnisse publizierten sie in der Fachzeitschrift Ecology Letters.

Quelle: Uni Göttingen

Weiterlesen
02. Feb 2021

In Niedersachsen wuchs im Eozän kein Tropenwald

Pollenkorn eines Buchsbaumgewächses aus Schöningen. Aufnahme: Senckenberg

Pollenanalysen offenbaren gemäßigtes Klima im Nordwesten Deutschlands während des frühen Eozäns. Das berichten Senckenberger Paleobotaniker*innen nach Ihrer Analyse eines etwa 55 Millionen Jahre altes Kohleflözes aus der Zeit des frühen Eozäns im ehemaligen Braunkohleabbaugebiet des niedersächsischen Landkreises Helmstedt. In ihrer kürzlich im Fachjournal PLoS ONE erschienenen Studie zeigen sie anhand von Pollenanalysen, dass der Nordwesten Deutschlands zu dieser Zeit von einem warm-gemäßigten Klima geprägt war. Dies steht im Unterschied zu anderen Zeitabschnitten des Eozäns, in denen überwiegend ein sehr warmes Treibhausklima vorherrschte.

Quelle: Senckenberg

Weiterlesen
01. Feb 2021

Redox-Switch reguliert NADP-Malat-Dehydrogenase bei Licht-Änderungen

Verschiedene Arabidopsis-Pflänzchen; oben: Wildform; Mitte: Kontrollgruppe; unten: mit ausgeschaltetem Enzym. Foto: Tokyo Tech

Wie die Enzymaktivitäten in den Chloroplasten bei unterschiedlichen Lichtintensitäten reguliert werden, haben Forscherinnen und Forscher vom Tokyo Institute of Technology und vom HHU-Institut für Biochemie der Pflanzen um Prof. Dr. Andreas Weber untersucht. Dazu nutzen sie die Genschere CRISPR/Cas9 und entfernten mit chirurgischer Präzision einen kleinen Abschnitt im genetischen Code der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Dieser ist für die Regulation des Enzyms Malat-Dehydrogenase zuständig. Indem der sogenannte Redox-Switch im Enzym ausgeschaltet wird, kann die Zelle dies nicht mehr im Chloroplast regulieren. Die so veränderten Arabidopsis-Pflanzen setzten sie unterschiedlichen Lichtbedingungen aus, sowohl unterschiedlichen Intensitäten als auch variierenden Hell-Dunkel-Zyklen. Die Ergebnisse bestätigten, dass der Redox-Switch das Enzym während Dunkelphasen oder solchen mit wenig Licht abschaltet. Überraschenderweise wuchsen die Pflanzen ohne Redox-Switch kaum anders als die Kontrollgruppen. Sie waren lediglich dann im Wachstums eingeschränkt, wenn bei den simulierten Tagen die Tageszeitdauer sehr kurz war oder aber wenn die Lichtbedingungen sehr stark schwankten. Prof. Weber resümiert: „Die Arbeit zeigt die Bedeutung der Redox-Regulation von Enzymaktivitäten in Chloroplasten für eine kontinuierliche Anpassung von Pflanzen an sich dynamisch ändernde Umweltbedingungen, insbesondere die Lichtbedingungen. Hierüber können möglicherweise in der Folge auch Pflanzen speziell auf unterschiedliche Lichtbedingungen angepasst werden, so dass verschiedene Varianten in unterschiedlichen Anbaugebieten gute Erträge liefern.“ Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal PNAS.

Quelle: HHU

Weiterlesen
29. Jan 2021

Übersehene kleine Proteine in Cyanobakterien

Die Photosynthese steht am Beginn praktisch aller Nahrungsketten. Auch Cyanobakterien nutzen Licht als Energiequelle und können wie Pflanzen Photosynthese betreiben. Grafik: Wolfgang Hess

Cyanobakterien nutzen Licht als Energiequelle und können wie Pflanzen Photosynthese betreiben. Allerdings binden die dafür benötigten Proteinkomplexe sehr viele Nährstoffe. Ein Team um Vanessa Krauspe und Prof. Dr. Wolfgang Hess von der Arbeitsgruppe für Genetik und Experimentelle Bioinformatik der Fakultät für Biologie der Universität Freiburg hat das bisher unbekannte kleine Protein NblD entdeckt, welches dabei helfen kann, diese Nährstoffe zu recyceln. Diese neue Erkenntnis stellen die Forschenden in der Fachzeitschrift PNAS vor.

Quelle: Uni Freiburg

Weiterlesen
28. Jan 2021

Neue, vermutlich ausgestorbene Flechtenart in Herbarium entdeckt

Vorsichtig angefeuchtete Lagerlappen des zum Teil über hundert Jahre alten Herbarmaterials von Cora timucua zeigen, wie die Flechte im frischen Zustand in der Natur wohl anzutreffen wäre. Auf der Unterseite bildet die Art ein für krustenförmige Ständerpilze charakteristisches, weissliches Hymenophor, in welchem die Sporen des Pilzpartners produziert werden. Foto: R. Lücking, BGBM

Um neue Arten zu entdecken, müssen Wissenschaftler*innen nicht immer zu großen Expeditionen aufbrechen. Auch in Herbarien schlummern viele noch unbekannte Arten. Das jüngste Beispiel: Die Bestimmung der bisher unbekannten Flechtenart Cora timucua (Timucua-Herzflechte). Erst 2014 hatte Robert Lücking vom Botanischen Garten und Botanisches Museum Berlin (BGBM) gemeinsam mit internationalen Kolleg*innen gezeigt, dass es sich bei der Flechtengattung Cora nicht wie bisher gedacht um eine, sondern um hunderte von Arten handelt. Eine DNA-Sequenzierung des Materials bestätigte schließlich diese Vermutung. Die neu entdeckte Flechtenart wurde zu Ehren der Ureinwohner Floridas Timucua-Herzflechte genannt. Dass die Sequenzierung der teils über 120 Jahre alten Belege gelang, ist ein Rekord für epiphytische (auf anderen Pflanzen wachsende) Blattflechten, da die DNA im getrockneten Herbarmaterial relativ schnell in kleine Bruchstücke zerfällt. Publiziert hat das Team seine Ergebnisse nun im Fachblatt The Bryologist. Jetzt hat die Suche nach lebenden Exemplaren begonnen.

Quelle: BGBM

Weiterlesen
28. Jan 2021

Wie Pflanzen ihre Wasserleitungen stabilisieren

Visualisierung der widerstandsfähigen Zellwände des pflanzlichen Gefäßsystems, die sich in filigranen Band- und Spiralmustern um die Zellen winden. Aufnahme: Dr. René Schneider, MPI-MP

Neue Techniken ermöglichen die Live-Beobachtung der Zellwandbildung. Wie Pflanzen ihr Xylem, den auch als Holz bezeichneter Teil des Gefäßsystems bilden, war bisher nur in Teilen bekannt. Dr. René Schneider vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) und Dr. Kris van’t Klooster von der Universität Wageningen schildern nun die Entstehung dieser spezialisierten Zellwände in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Quelle: MPI-MP

Weiterlesen
28. Jan 2021

„Lebendes Fossil“ Welwitschia hat verschiedene Unterarten

Exemplare der Weltitschia mirabilis können mehr als 1.000 Jahre alt werden. Foto: Norbert Jürgens, UHH

Bereits vor 112 Millionen Jahren gab es die Familie der Welwitschia-Gewächse auf der Erde. Ein Forschungsteam des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg hat jetzt mithilfe kurzer DNA-Sequenzen herausgefunden, dass die einzige heute noch lebende Art Welwitschia mirabilis verschiedene Unterarten hat. „So konnten wir eine angolanische von einer namibischen Unterart unterscheiden,“ erklärt Prof. Dr. Norbert Jürgens, Professor für Biodiversität, Evolution und Ökologie. Die Ergebnisse veröffentlichte das Team gestern in der Fachzeitschrift Scientific Reports.

Quelle: Uni Hamburg

Weiterlesen
27. Jan 2021

Was Klimakapriolen bei Pflanzen auslösen können

Die australische Kannenpflanze bringt missgestaltete Blätter hervor, wenn sie bei ungewöhnlichen Licht-Temperatur-Bedingungen wächst. Grafik: Kenji Fukushima

Der Klimawandel dürfte Pflanzen nicht nur durch Wetterextreme beeinflussen. Auch eine ungewohnte Kombination neutraler Reize – warme und kurze Tage – kann Reaktionen wie Missbildungen der Blätter auslösen. Das zeigen nun Forschende der Uni Würzburg im Fachjournal Proceedings of the Royal Society B.

Quelle: Uni Würzburg

Weiterlesen
27. Jan 2021

Venusfliegenfalle erzeugt magnetische Felder

Magnetische Messungen an Venusfliegenfallen. Foto und (c): Anne Fabricant, JGU

Mit einem Atommagnetometer haben Physiker nachgeweisen, dass Venusfliegenfallen (Dionaea muscipula) winzige biomagnetische Signale erzeugen. „Die Untersuchung kann man sich ein bisschen so vorstellen wie eine MRT-Untersuchung beim Menschen“, erklärt die Physikerin Anne Fabricant. Das hat ein interdisziplinäres Forschungsteam der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), des Helmholtz-Instituts Mainz (HIM), des Biozentrums der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Berlin im Fachmagazin Scientific Reports veröffentlicht.

Quelle: JGU

Weiterlesen
26. Jan 2021

Biodiversität: Nicht die gleichen Fehler machen

Die globalen Ziele zum Schutz der biologischen Vielfalt müssten künftig als Mindestanforderungen in nationales Recht aller Mitgliedstaaten der UN-Biodiversitätskonvention (CBD) übernommen werden. Das ist einer von vier Vorschlägen zur Verbesserung der globalen Strategie zum Biodiversitätsschutz eines Forscherteams des Nanjing Instituts für Umweltforschung in China, des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Die bisherigen Ziele sind weitgehend verfehlt worden. In der Fachzeitschrift Nature Ecology & Evolution nennen die Forschenden Gründe für das Scheitern und zeigen konkrete Politikoptionen auf.

Quelle: iDiv

Weiterlesen
25. Jan 2021

Eisalgen verstärken Grönlands Eisschmelze – genährt von Phosphor

Probennahme der Eisalgen in Grönland. Foto: Jenine McCutcheon

Der grönländische Eisschild schmilzt seit 25 Jahren dramatisch. Eine bislang wenig beachtete Triebkraft hierfür sind Eisalgen. Sie verdunkeln die Oberfläche und reduzieren so die Reflexion des Sonnenlichts. Das Eis schmilzt schneller. Forschende der University of Leeds (UK) um Jenine McCutcheon (jetzt University of Waterloo, Ca) und Liane G. Benning, Deutsches GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ), haben eine wichtige Nahrungsquelle für die Eisalgen identifiziert: Phosphor aus lokal entstandenem Mineralstaub. Diese Erkenntnis hilft, künftige Entwicklungen von Algenblüte und Eisschmelze besser vorherzusagen und Klimamodelle zu optimieren. Die Studie ist heute in Nature Communications erschienen.

Quelle: GFZ

Weiterlesen
25. Jan 2021

Straßenbäume als Mittel gegen Depressionen

Mehr Straßenbäume in Städten (wie hier im Leipziger Stadtzentrum) können dazu beitragen, die psychische Gesundheit, aber auch das lokale Klima, die Luftqualität und den Artenreichtum zu verbessern. Foto: Philipp Kirschner

Straßenbäume im direkten Lebensumfeld könnten das Risiko für Depressionen in der Stadtbevölkerung reduzieren. Das ist das Ergebnis einer Studie im Fachjournal Scientific Reports von Forschern des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Universität Leipzig (UL) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU). Straßenbäume in städtischen Wohngebieten zu pflanzen könnte demnach eine effektive und preiswerte naturbasierte Lösung sein, um psychische Krankheiten, den lokalen Klimawandel und den Verlust biologischer Vielfalt zu bekämpfen. Stadtplaner, Gesundheitsexperten und Naturschützern diese Maßnahme öfter in Betracht ziehen.

Quelle: iDiv

Weiterlesen
25. Jan 2021

Konvergenz: Kälteschutz in Moosen und Blütenpflanzen

Moose und Blütenpflanzen haben unabhängig voneinander die Regulation von Sphingolipiden entwickelt, die sie vor Kälte und Krankheitserregern schützen. Grafik: Jan de Vries

Einen bislang nur in Blütenpflanzen bekannten Membran-Schutz-Mechanismus hat ein Forschungsteam erstmals in einem Moos nachgewiesen. Diesem gleichartigen Mechanismus liegen jedoch unterschiedliche Gene in dem Moos Physcomitrella und der Blütenpflanze Arabidopsis zugrunde - und damit in zwei Pflanzen, deren Entwicklung 500 Millionen Jahre Evolution trennt. Das Team um die Pflanzenbiologen Prof. Dr. Ralf Reski von der Universität Freiburg und Prof. Dr. Ivo Feussner von der Universität Göttingen legt im Fachjournal Nature Plants dar, wie verschiedene Gene den Sättigungsgrad in Sphingolipiden justieren, die nicht nur die äußere Membran der Zellen auch bei Kälte ausreichend geschmeidig halten, sondern die Pflanzen auch vor Krankheitserregern wie etwa Oomyceten schützen. Die Ergebnisse sind "ein beeindruckendes Beispiel von Konvergenz in der Pflanzenevolution auf molekularer Ebene“, resümiert Feussner. Und Reski ergänzt: "Dass der neu entdeckte Moos-Regulator auch in der Blütenpflanze funktioniert, eröffnet ganz neue Möglichkeiten der synthetischen Biologie.“

Quelle: Uni Freiburg 

Weiterlesen
25. Jan 2021

Blüte und Blattseneszenz eng miteinander verbunden

Die Biologinnen Prof. Dr. Christine Römermann und Dr. Solveig Franziska Bucher von der Universität Jena untersuchten die Blattphänologie krautiger Pflanzen. Foto: Anne Günther, FSU

Wie sich klimatische Veränderungen auf das andere Ende der Vegetationsperiode auswirken, haben Forschende nun im Fachmagazin Journal of Ecology dargelegt. Wie die Biologinnen Dr. Solveig Franziska Bucher und Prof. Dr. Christine Römermann der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) herausfanden, setzt die Blattseneszenz bei niedrigeren Temperaturen früher ein als bei höheren Temperaturen. Der Beginn dieses Prozesses kann zwar zwischen einzelnen Arten differieren, je kälter jedoch das Umfeld ist, umso schneller läuft dieser ab. Die Zeitpunkte von Blüte und Blattseneszenz sind zeitlich eng miteinander verknüpft und durch Merkmale der Pflanzen beeinflußt, wie etwa dem Blattstickstoffgehalt. Die Ergebnisse helfen, Aussagen über die Länge von Vegetationsperioden und somit über den Einfluss des Klimawandels auf Ökosysteme zu treffen.

Quelle: FSU

Weiterlesen
22. Jan 2021

Wählerische Seegräser sind schlechte Invasoren

Die invasive Rotalge Agarophyton vermiculophyllum in Kalifornien. Foto: S. Krueger-Hadfield

Nicht alle Einwanderungen sind erfolgreich. Warum können sich manche Arten besser durchsetzen als andere? Dieser Frage ging ein internationales Team von Forschenden unter der Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel am Beispiel der invasiven Alge Agarophyton vermiculophyllum nach, die ursprünglich aus Ostasien stammt. Sie untersuchten, wie diese Alge ihr schützendes Oberflächen-Mikrobiom nach einer Störung wiederherstellt. „Alle Algenindividuen überlebten die Behandlung, aber diejenigen, die aus nicht einheimischen Populationen stammten, schnitten besser ab und zeigten ein schnelleres Wachstum“, so Dr. Guido Bonthond, der diese Untersuchung gemeinsam mit Projektleiter Dr. Florian Weinberger am GEOMAR durchgeführt hat. Nicht-einheimische Populationen von Agarophyton sind flexibler in der Assoziation mit Mikroben und wurden offenbar während ihrer Invasionsgeschichte auf diese Fähigkeit hin selektiert. Algen, die gegenüber neuen potenziellen Symbionten wählerisch sind, sind wahrscheinlich weniger erfolgreiche Invasoren. Wenn sie wiederholt eingeführt werden, kann die Selektion für flexiblere Individuen schließlich eine erfolgreiche Invasion begünstigen. „Oder anders herum: wer zu wählerisch ist, schafft die Einwanderung nicht“, erklärt Bonthond. „Es zeigt sich bei immer mehr Algenarten, dass sie auf die eine oder andere Weise von Bakterien abhängig sind. Derzeit ist noch wenig über die Rolle dieser Bakterien bei Algeninvasionen und marinen Invasionen im Allgemeinen bekannt“, so Florian Weinberger. Daher trage diese Studie zu wichtigen neuen Erkenntnissen bei, denn sie zeigt, dass ein Invasor eine Störung des Mikrobioms erleiden und neue funktionelle Gemeinschaften in neuen Umgebungen bilden könne. Die Studie publizierten sie in der internationalen Fachzeitschrift ISME Journal.

Quelle: GEOMAR

Weiterlesen
20. Jan 2021

Widerstandsfähiges Getreide im Klima-Chaos

Expert*innen warnen seit vielen Jahren davor, dass extreme Klimaereignisse wie schwere Dürren mit häufigen Hitzewellen die Produktion wichtiger Grundnahrungsmittel wie Weizen beeinträchtigen und die Ernährungssicherheit ernsthaft gefährden. Daher suchen Wissenschafter*innen nach Kulturpflanzen, die sich besser an diese Umstände anpassen können: Ein internationales Team unter der Leitung von Wolfram Weckwerth von der Universität Wien hat eine vergleichende physiologische und molekulare Studie mit Weizen und Perlhirse unter Trockenstress durchgeführt und gezeigt, wie Perlhirse klimatische Herausforderungen deutlich besser übersteht als Weizen. Die Studie wurde in Frontiers in Plant Science veröffentlicht.

Quelle: Uni Wien

Weiterlesen
19. Jan 2021

Mit Mathe pflanzliche Formen charakterisieren

Sichtbarkeitsgraphen für verschiedene Blütenformen. Auf der Kontur (grün) sind Knoten in gleichmäßigen Abständen angeordnet, die über Kanten miteinander verbunden sind, wenn diese nicht die Kontur berühren oder schneiden. Aufnahme und (c): Jacqueline Nowak, MPI-MP

Ein mathematischer Ansatz ermöglicht die genaue Charakterisierung von Formen, wie Forschende im Fachmagazin Nature Communications zeigen. Während sich die Farbe oder Größe eines Objekts einfach bestimmen lässt, ist die inhaltliche Beschreibung einer Form vielfach komplizierter. Daher haben Jacqueline Nowak vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) und ihre Kollegen einen neuen und verbesserten Weg zur Beschreibung von Formen skizziert, der auf einer Netzwerkrepräsentation basiert, die auch zum Wiederzusammensetzen und Vergleichen von Formen verwendet werden kann.

Quelle: MPI-MP

Weiterlesen
15. Jan 2021

Sieben neue Hundsgiftgewächse in Neukaledonien

Die neukaledonische Leichhardtia nigriflora aus der Familie der Hundsgiftgewächse. Foto: Ulrich Meve

Forschende haben sieben neue Arten der Apocynaceae (Hundsgiftgewächse) in Neukaledonien entdeckt und im 27. Band der Flore de la Nouvelle-Calédonie des Pariser Muséum National d'Histoire Naturelle publiziert. Auf den Spuren des britischen Entdeckers James Cook hatten die Forscher*innen der Universität Bayreuth im Frühjahr 2019 die Flora auf dieser Inselgruppe im Südwestpazifik untersucht.

Quelle: Uni Bayreuth

Weiterlesen
14. Jan 2021

Wie Pflanzen Abwehrgifte bilden ohne sich selbst zu schaden

Raupe des Tabakschwärmers Manduca sexta auf einem Blatt der Tabakpflanze. Die chemische Analyse ihres Kots (kleine schwarze Kugel) zeigte, wie die Giftstoffe in den Raupen aktiviert wurden und gaben so Hinweise auf die Biosynthese der Gifte in der Pflanze, ein Prozess, der im Vergleich zur Verdauung umgekehrt abläuft. Die Forschenden nennen dies „Verdauungsduett“. Foto: Anna Schroll

Im Fachmagazin Science stellen Forschende des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie und der Universität Münster die Biosynthese und genaue Wirkungsweise von Diterpen-Glykosiden in wilden Tabakpflanzen dar. Diterpen-Glykoside dienen der Verteidigung gegenüber Fressfeinden. Die Abwehrstoffe greifen bestimmte Teile der Zellmembran an. Um sich selbst vor den eigenen Giften und der Zerstörung der Zellmembran zu schützen, speichern Tabakpflanzen die Abwehrstoffe in einer ungiftigen Form, die auf eine besondere Art und Weise gebildet wird. Selbsttoxizität und der Schutz davor scheinen bei der Evolution der pflanzlichen Abwehr eine größere Rolle zu spielen als bislang angenommen.

Quelle: MPI für chemische Ökologie

Weiterlesen
12. Jan 2021

Gefäßaufbau von Pflanzen umfassend charakterisiert

Isolierte Gefäßzellen einer Arabidopsis-Pflanze: die Phloem-Parenchymzellen sind in Cyan markiert. Aufnahme: Ji-Yun Kim, HHU

Forschenden ist es gelungen, erstmals die Funktionen der verschiedenen Zelltypen im Gefäßsystem der Blätter von Pflanzen zu identifizieren. Zwei Teams von Alexander von Humboldt-Professuren in Düsseldorf und Tübingen, einer Kollegin aus Champaign Urbana in Illinois/USA und einem Bioinformatik-Lehrstuhl aus Düsseldorf legten die erste umfassende Analyse der Gefäßzellen in den Blättern der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) durch Einzelzellsequenzierung vor. Das Team der Alexander von Humboldt-Professorin Dr. Marja Timmermans von der Universität Tübingen hatte vor kurzem als erste Einzelsequenzierung in Pflanzen eingesetzt, um die Zellen der Wurzel zu charakterisieren. Hier haben Forscherinnen und Forscher aus dem Team des Alexander von Humboldt-Professors Dr. Wolf Frommer von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) mit ihrer Hilfe erstmals die Zellen aus Blättern isoliert, um daraus einen Atlas aller steuernden RNA-Moleküle (das Transkriptom) des Blattgefäßsystems zu erstellen. Indem sie die Stoffwechselwege analysierten, konnten sie die Rolle der verschiedenen Zellen definieren. Ihre Ergebnisse publizierten sie in der Fachzeitschrift The Plant Cell. Dazu hatten sie einen Einzel-Zell-Transkiptom-Atlas der Phloem-Zellen erstellt.

Quelle: HHU

Weiterlesen
11. Jan 2021

Ein Dollar für den Regenwald spart 5,40 Dollar für sonstigen Klimaschutz

In der Diskussion über Klimaschutz-Investitionen geht es viel um Technik. Etwa Windparks und Solarkraftwerke, riesige CO₂-Staubsauger oder ein Pipeline-Netz, das mit Grünstrom produzierten Wasserstoff als Energieträger der Zukunft verfügbar macht. Doch so wichtig innovative Technologien sind – der bedeutsamste Schauplatz beim Kampf gegen die Erderhitzung ist der Tropische Regenwald: Jeder hier investierte Dollar spart 5,40 Dollar für sonstigen Klimaschutz. Das zeigt jetzt eine Studie unter Leitung des Berliner Klimaforschungsinstituts MCC (Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change) in Zusammenarbeit mit der US-Forschungseinrichtung Environmental Defense Fund im Fachjournal Global Sustainability.

Quelle: MCC

Weiterlesen
11. Jan 2021

Resistente Reispflanzen: Bakterium schützt vor Krankheiten

Eine internationale Forschungsgruppe unter Beteiligung des Instituts für Umweltbiotechnologie der TU Graz untersuchte das Mikrobiom von Reispflanzensamen, um Korrelationen zwischen der Pflanzengesundheit und dem Vorkommen bestimmter Mikroorganismen aufzudecken. Sie identifizierte nun ein Bakterium im Sameninneren, das zu vollständiger Resistenz gegen das Pflanzenpathogen Burkholderia plantarii führen kann - das zu Ernteausfällen führt und ein asuch für Menschen schädliches Biotoxin produziert, und auf natürliche Weise von einer Pflanzengeneration auf die andere übertragen wird. Die Forschenden stellten fest, dass die resistenten Pflanzen eine andere Bakterienzusammensetzung im Sameninneren haben als krankheitsanfällige Pflanzen. Besonders die bakterielle Gattung Sphingomonas war signifikant häufiger in resistenten Samen zu finden. Die Forschenden haben daher diese Bakterien-Gattung aus den Samen isoliert und das Bakterium Sphingomonas melonis als Wirkungsträger identifiziert. Dieses Bakterium produziert eine organische Säure (Anthranilsäure), die das Pathogen lähmt und dadurch unschädlich macht. Die im Fachjournal Nature Plants veröffentlichten Erkenntnisse bieten eine neue Basis, um biologische Pflanzenschutzmittel zu designen und zusätzlich Biotoxine, die von Pflanzenpathogenen gebildet werden, zu reduzieren.

Quelle: TU Graz

Weiterlesen
09. Jan 2021

Wie Pflanzen ihr Erbgut miteinander teilen können

Das Erbgut kann von Zelle zu Zelle wandern und sogar zwischen verschiedenen Organismen ausgetauscht werden. Forschende des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) in Potsdam konnten nun mit Hilfe neuer experimenteller Ansätze - wie etwa die in der Landwirtschaft häufig angewandte Pfropfung - erstmals zeigen, wie das Erbgut auf Wanderschaft geht. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie am 1. Januar in der Fachzeitschrift Science Advances.

Quelle: MPI-MP

Weiterlesen
08. Jan 2021

Phloem-Beladung erklärt möglicherweise effizientes Mais-Wachstum

Blätter einer Maispflanze. Foto: Margaret Bezrutczyk, HHU

Forscherinnen und Forscher fanden einen bisher nicht beschriebenen Beladungsmechanismus des Phloems in Maispflanzen, also in jenem Teil der Leitungsbündel bei Gefäßpflanzen, in denen der eigentliche Transport von Zuckern, Aminosäuren und anderen Stoffen stattfindet. Diesen Mechanismus zu entwickeln, könnte der entscheidende evolutionäre Schritt hin zu einer höheren Transportrate gewesen sein, der Maispflanzen so besonders erfolgreich und nützlich macht, folgern die Forschenden im Fachmagazin The Plant Cell. Vermutlich steht dies auch im Zusammenhang mit der effektiveren C4-Photosynthese, die den Mais gegenüber anderen Pflanzen auszeichnet, die nur über die C3-Photosynthese verfügen. Geleitet wurde die Studie von Dr. Ji Yun Kim und Prof. Dr. Wolf B. Frommer vom Institut für Molekulare Physiologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU).

Quelle: HHU

Weiterlesen
05. Jan 2021

Vor rund 6.000 Jahren verursachte Klimawandel Mangrovensterben in Oman

Vor 6.000 Jahren waren Mangroven in Oman weit verbreitet. Heute gibt es dort nur noch eine besonders robuste Mangrovenart, die zudem nur an wenigen Standorten vorkommt. Foto und (c): Uni Bonn

Die meisten Mangroven-Bestände an den Küsten Omans verschwanden vor rund 6.000 Jahren. Warum, war bislang nicht komplett geklärt. Wie eine Studie in der Zeitschrift Quaternary Research von Forschenden der Universität Bonn zeigt, führten klimatische Veränderungen zum Zusammenbruch der Küsten-Ökosysteme. Ein Meeresspiegel-Anstieg oder eine Übernutzung durch den Menschen scheiden als Gründe dagegen wohl aus. Die Geschwindigkeit des Mangrovensterbens war dramatisch: Binnen weniger Jahrzehnte gingen viele der Bestände unwiderruflich verloren.

Quelle: Uni Bonn

Weiterlesen
05. Jan 2021

Wie Pflanzen ihr Wurzelwachstum an ein verändertes Nährstoffangebot anpassen

Das Bild zeigt die Unterschiede in den Zelllängen, den relativen Auxin-Gehalt und die Lokalisierung des PIN2-Auxin-Transporters zwischen benachbarten Zellen in der Arabidopsis-Wurzelspitze, bei Versorgung mit Nitrat oder Ammonium. Aufnahme: Krisztina Ötvös, IST Austria

Im Fachmagazin The EMBO Journal vergleichen Forschende, wie Arabidopsis-Keimlinge, die ausschließlich auf Ammonium gezüchtet wurden, reagierten, sobald die Forschenden sie entweder in ammonium- oder in nitrathaltige Medien überführten. Sie konnten zeigen, dass vor allem der spezielle Auxin-Transporter PIN2 für das Gleichgewicht zwischen Zellvermehrung und Zellausdehnung sorgen. „Die vorliegende Studie konnte nur dank der Beiträge vieler verschiedener Personen entstehen – von ZellbiologInnen und InformatikerInnen bis hin zu jenen, die in der fortgeschrittenen Mikroskopie arbeiten. Es ist wirklich ein multidisziplinärer Ansatz”, betont Eva Benková, Entwicklungsbiologin und Professorin am Institute of Science and Technology (IST) Austria.

Quelle: IST Austria

Weiterlesen
04. Jan 2021

Stoffwechsel-Umleitung eröffnet neue Wege der CO2-Fixierung

Bei der pflanzlichen Photorespiration wird bereits fixiertes CO2 wieder frei, kostet jedoch Energie. Dieser Stoffwechselprozess gilt daher als ein wichtiger Ansatzpunkt zur Verbesserung von Ernte-Leistungen und zur Senkung des steigenden CO2-Gehalts der Atmosphäre. Forschende um Tobias Erb vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg haben nun den TaCo-Stoffwechselweg entwickelt, einen synthetischen Bypass zur Photorespiration, wie sie im Fachmagazin Nature Catalysis berichten. Er eröffnet neue Möglichkeiten der CO2-Fixierung und der Produktion wertvoller Kohlenstoff-Verbindungen.

Quelle: MPG

Weiterlesen
29. Dez 2020

Wie sich einzellige Algen an Oberflächen festhalten und entlanggleiten

Mit der sog. TIRF Mikroskopie kann das Anhaften der Geißeln an Oberflächen sichtbar gemacht werden. Aufnahme und (c): Lara Hoepfner, WWU

Ein internationales Forschungsteam untersuchte, wie sich die Fortbewegung und das Festhalten der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii an Oberflächen manipulieren lassen. Dazu maßen sie die Kräfte, mit welchen sich der Einzeller mit seinen Geißeln an Oberflächen festhält und entlanggleitet. Sie veränderten die Zuckermodifikationen an Proteinen auf deren Zelloberfläche, wodurch sich die Adhäsionskraft änderte. Die Ergebnisse hat das Team unter der Leitung von Prof. Dr. Michael Hippler von der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster und Prof. Dr. Kaiyao Huang vom Institut für Hydrobiologie (Chinesische Akademie der Wissenschaften, Wuhan, China) am 10. Dezember im Magazin eLife (DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.58805) publiziert. Forschungsergebnisse lieferten auch Lara Höpfners Arbeiten, die dafür unseren diesjährigen Master-Preis an der WWU erhalten hat.

Quelle: WWU

Weiterlesen
22. Dez 2020

GET2-Rezeptor in Arabidopsis aufgespürt

Dietmar Mehlhorn und Christopher Grefen (hinten) sind dem bisher unentdeckten GET2-Rezeptor in der Pflanze Arabidopsis thaliana auf die Spur gekommen. Foto und (c): Marquard, RUB

Was Säugetiere und Hefen können, können Pflanzen nachweislich auch: Proteine über einen besonderen Pfad in Membranen einbauen. Ein Erbe ihres letzten gemeinsamen Vorfahren. „Die Entdeckung der Proteinsequenz von GET2 aus der Ackerschmalwand liefert ein wichtiges Puzzleteil zum Verständnis der Art-übergreifenden Evolution des GET-Pfads und bildet gleichzeitig die Grundlage für weitere Studien in anderen Pflanzen- und Algenarten“, erklärt Prof. Dr. Christopher Grefen vom Lehrstuhl für Molekulare und Zelluläre Botanik der Ruhr-Universität Bochum (RUB) anlässlich der in PNAS (DOI: https://www.pnas.org/content/118/1/e2017636118) veröffentlichten Studie. Sie charakterisierten den Rezeptor durch dessen gezielte Ausschaltung – unter anderem durch die Genschere Crispr/Cas9.

Quelle: RUB

Weiterlesen
17. Dez 2020

Wie der Klimawandel Pflanzengemeinschaften durcheinanderbringt

Roesels Beissschrecke ist eine jener Heuschreckenarten, die im Zuge der Klimaerwärmung tiefer gelegene Lebensräume aufgeben und in alpine Gebiete einwandern könnten. Foto: Christian Roesti

Wird es wärmer, steigen Organismen aus dem Tiefland höher hinauf. Forschende der Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich) und der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) haben nun untersucht, was mit Pflanzengemeinschaften auf Grasland in den Alpen geschehen könnte, wenn sich pflanzenfressende Heuschrecken aus tieferen Lagen dort ansiedeln. Weil in hohen Lagen die Vegetationszeit kurz ist, sind pflanzenfressende Insekten weniger häufig, und Pflanzen müssen sich weniger vor Fressfeinden schützen. In tiefen Lagen jedoch herrscht ein hoher Frassdruck. Pflanzenfressende Insekten sind häufiger und artenreicher. Pflanzen müssen sich daher stärker verteidigen, sei es mittels Stacheln, Dornen, Haaren oder durch giftige Inhaltsstoffe. Der Klimawandel könnte diese ökologische Struktur stören. Die Forschenden verfrachteten verschiedene Heuschreckenarten von mittlerer Höhe (1400 Meter über Meer) auf drei alpine Grasland-​Standorte auf Höhen von 1800, 2070 und 2270 m.ü.M. Wie sie herausfanden, beeinflussen die Heuschrecken die Vegetationsstruktur und Zusammensetzung der alpinen Flora mit ihrem Fressverhalten deutlich. Der Klimawandel wirkt sich also nicht nur direkt aufgrund der Temperaturerhöhung auf Ökosysteme aus, sondern auch indirekt aufgrund veränderten Beziehungen zwischen Pflanzenfressern und Pflanzen. Ihre Ergebnisse publizierten sie nun in Science (https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1469).

Quelle: ETH Zürich

Weiterlesen
16. Dez 2020

Deutschlands Pflanzenvielfalt auf dem Rückzug

Die Studie zeigt, dass selbst als verbreitet geltende Arten wie der Klatschmohn (Papaver rhoeas) in Deutschland stetig zurückgehen. Foto: Sebastian Lakner

Bei über 70 Prozent von mehr als 2000 untersuchten Arten sind in den letzten 60 Jahren deutschlandweit Rückgänge zu beobachten. Seit den 1960er Jahren hatten die rückläufigen Arten Einbußen von durchschnittlich 15 Prozent zu verzeichnen. Das ist das Ergebnis der bislang umfassendsten Auswertungen von Pflanzendaten aus Deutschland überhaupt. 29 Millionen Daten zur Verbreitung von Gefäßpflanzen flossen in die Analysen ein, die im Rahmen des Vorhabens „sMon – Biodiversitätstrends in Deutschland“ des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) erfolgten. Beteiligt waren Forschende von iDiv, der Universitäten Jena, Halle und Rostock, des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) sowie des Bundesamtes für Naturschutz (BfN) unter enger Beteiligung der oberen Naturschutzbehörden aller 16 Bundesländer. Das berichtet das Bundesamt für Naturschutz (BfN) über eine im Fachmagazin Global Change Biology ( DOI: 10.1111/gcb.15447) erschienene Studie.

Quelle: iDiv

Weiterlesen
14. Dez 2020

Brände bedrohen auch Brasiliens zweitgrößtes Ökosystem der Uferwälder

Das empfindliche Ökosystem des Cerrado ist zunehmend durch Waldbrände bedroht. Foto: Fernando Tatagiba, Uni Hohenheim

Immer häufiger treten in den letzten Jahren in den brasilianischen Savannen Flächenbrände auf, die auch die Uferwälder stark in Mitleidenschaft ziehen. Wie groß die Bedrohung für diese empfindlichen Ökosysteme tatsächlich ist, zeigen jetzt Untersuchungen mit Beteiligung einer Wissenschaftlerin von der Universität Hohenheim in Stuttgart: „Der Verlust ist hier sogar schlimmer als im tropischen Regenwald am Amazonas, denn die betroffene Fläche ist deutlich größer“, sagt Dr. Anna Abrahão. Tropische Savannen gehören weltweit zu den Lebensräumen mit der größten biologischen Vielfalt und zugleich zu den am stärksten bedrohten Ökosystemen. Neben den typischen Gras- und Buschlandschaften finden sich vor allem in den feuchten Uferzonen von Bächen und Flüssen auch immergrüne Wälder. Publiziert wurden die Ergebnisse der 20 Forscherinnen und Forscher aus verschiedenen brasilianischen und internationalen Institutionen jetzt im Journal of Applied Ecology (https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2664.13794).

Quelle: Uni Hohenheim

Weiterlesen
14. Dez 2020

Was Paprika erröten lässt

Leuchtend rot, lecker und gesund, so kennt und liebt man Paprika. Was sie allerdings bei der Reifung rot werden lässt, hat das Team um Prof. Dr. Sacha Baginsky vom Lehrstuhl Biochemie der Pflanzen der Ruhr-Universität Bochum (RUB) erstmals auf Proteinebene im Detail entschlüsselt. Im Mittelpunkt stehen die sogenannten Plastiden, typische pflanzliche Zellorganellen, in denen Chlorophyll abgebaut und im Zuge der Fruchtreifung Carotinoide hergestellt werden. Optisch zeigt sich diese Umwandlung deutlich im Farbwechsel von grün zu orange oder rot. Den Prozess hat das Team detailliert und global auf Proteinebene dokumentiert und die Ergebnisse am 30. November 2020 in The Plant Journal (DOI: https://doi.org/10.1111/tpj.15104) publiziert.

Quelle: RUB

Weiterlesen
14. Dez 2020

Wie Gräser das Meer eroberten

Das heimische Seegras Zostera marina gehört zur aus rund 60 Arten bestehende Gruppe der Seegräser, die weltweit Bestandteil wichtiger Küstenökosysteme sind. Foto: John Brew, CC BY 4.0

Vor etwa 140 Millionen Jahren gelang es einigen Landpflanzen, sich an ein Leben im Meer anzupassen. Ein Forschungsteam um Professorin Birgit Classen aus der Abteilung für Pharmazeutische Biologie am Pharmazeutischen Institut der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat nun neue Erkenntnisse über die Mechanismen vorgelegt, mit denen sich die Seegräser im Laufe der Evolution an ihren Lebensraum angepasst haben. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Kieler Forschenden gemeinsam mit australischen Kolleginnen und Kollegen von der La Trobe University in Melbourne kürzlich in der Fachzeitschrift Scientific Reports (DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65135-5).

Quelle: Uni Kiel

Weiterlesen
11. Dez 2020

Algen helfen die Ursachen von Eiszeiten zu enträtseln

Anhand von Sedimentkernen aus dem Antarktischen Ozean erstellten die Forscher detaillierte Aufzeichnungen über die chemische Zusammensetzung der organischen Materie, die in den Fossilien von Kieselalgen eingeschlossen wurden. Im Bild: leben. Foto: Philipp Assmy, Marina Montresor

Während der letzten Eiszeiten waren die Kohlendioxid-Konzentrationen in der Atmosphäre niedriger als in der übrigen Zeit. Die Ursache dafür war bisher jedoch unklar. Nun haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz und der Universität Princeton in New Jersey Hinweise dafür gefunden: Sie zeigen, dass sich der Aufstieg von Tiefenwasser im Antarktischen Ozean während der Eiszeiten abgeschwächt hat, was wiederum dazu geführt hat, dass mehr des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) in der Tiefsee zurückgehalten wurde. Dazu hatten die Forschenden einen neuen Ansatz entwickelt, bei dem Diatomeen (Kieselalgen) untersucht wurde. Die winzigen Algen wachsen unter anderem in den Oberflächengewässern der Antarktis. Ihre Schalen lagern sich im Tiefseesediment ab und abhängig von der Menge an ungenutztem Stickstoff im Oberflächenwasser variieren die Stickstoff-Isotopenverhältnisse der in den Mineralwänden dieser Fossilien eingeschlossenen organischen Spurenstoffe. Dies nutzte das Princeton-MPIC-Team, um die Entwicklung der Stickstoffkonzentrationen in den antarktischen Oberflächengewässern in den letzten 150.000 Jahren über zwei Eiszeiten und zwei Warmzeiten aufzuzeigen. Die im Fachmagazin Science veröffentlichte Studie (https://science.sciencemag.org/content/370/6522/1348) hilft, den Klimazyklus zwischen den Eis- und Warmzeiten besser zu verstehen. Sie deutet aber auch darauf hin, dass sich der Tiefenwasseraufstieg infolge der globalen Erwärmung verstärken wird. Als Folge würden sich die Konzentration des atmosphärischen CO2, das globale Klima und die Ökosysteme der Ozeane verändern.

Quelle: MPI für Chemie

Weiterlesen
11. Dez 2020

Der Drucksensor der Venusfliegenfalle

Das Display eines Smartphones reagiert auf Fingerdruck. Die fleischfressende Venusfliegenfalle dagegen bemerkt sogar, wenn ein Leichtgewicht wie eine Fliege auf ihr landet. Ein Forschungsteam der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg hat einzelne Sinneshaare isoliert und darin den Genpool analysiert, der beim Fangen von Insekten aktiv ist. "Dabei haben wir erstmals die Gene gefunden, die vermutlich im ganzen Pflanzenreich dazu dienen, lokale mechanische Reize in systemische Signale umzuwandeln", sagt JMU-Pflanzenforscher Professor Rainer Hedrich. Das Team um Hedrich stellt die Ergebnisse im Open-Access-Journal PLOS Biology (DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000964) vor.

Quelle: Uni Würzburg

Weiterlesen
10. Dez 2020

Vertrauen in Wissenschaft und Forschung bleibt hoch

Auf die Frage: "Wie oft informieren Sie sich über folgende Wege im Interent über Wissenschaft und Forschung?" antworteten 1.016 per Telefon Befragte. Grafik: WiD

Das generelle Vertrauen in Wissenschaft und Forschung ist in Deutschland weiterhin hoch: 60 Prozent der Menschen geben an, dass sie eher oder voll und ganz in Wissenschaft und Forschung vertrauen. Das sind etwas weniger als im Frühjahr 2020 (April 2020: 73 Prozent, Mai 2020: 66 Prozent), aber mehr als in den Vorjahren (2019: 46 Prozent). Dies sind bevölkerungsrepräsentative Daten aus dem Wissenschaftsbarometer 2020, mit dem die gemeinnützige Organisation Wissenschaft im Dialog (WiD) die öffentliche Meinung zu Wissenschaft und Forschung in Deutschland erhebt.

Quelle: WiD

Weiterlesen
09. Dez 2020

Zeitliche Anbauvielfalt stabilisiert landwirtschaftliche Produktion

Die Ernährung rund um den Globus zu sichern, ist eine zentrale Herausforderung der Menschheit – insbesondere vor dem Hintergrund des bis zum Jahr 2050 prognostizierten Bevölkerungsanstiegs auf fast zehn Milliarden Menschen und der Auswirkungen des Klimawandels. Eine hohe Vielfalt an Anbaukulturen gilt in der Landwirtschaft als stabilisierender Faktor für die Ernährungssicherheit. Doch diese Diversität allein genügt nicht. Es kommt auch darauf an, dass Anbaukulturen sich in ihren zeitlichen Produktionsmustern unterscheiden, schreibt ein vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) koordiniertes Forscherteam in einem Beitrag für Nature (DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2965-6).

Quelle: UFZ

Weiterlesen
08. Dez 2020

Klimawandel verschlimmert Biodiversitätsschwund

Aufgrund des Klimawandels schrumpfen die Gletscher des Kilimandscharo beim kenianischen Amboseli-Nationalpark. Pflanzen und Tiere in den Tälern unterhalb sind jedoch auf Wasser von den Gletschern angewiesen. Foto: Almut Arneth, KIT

Das Erreichen bestehender und vorgeschlagener Ziele für die biologische Vielfalt nach 2020 ist durch den Klimawandel massiv gefährdet – selbst wenn andere Hindernisse ausgeräumt werden. Die Erderwärmung beschleunigt den Schwund der biologischen Vielfalt. Umgekehrt können Maßnahmen zum Biodiversitätsschutz auch dazu beitragen, die Folgen des Klimawandels abzumildern. Laut der Autorinnen und Autoren unter Leitung der Ökosystemforscherin Almut Arneth vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) würden es flexible Methoden im Naturschutz möglich machen, dynamisch auf die Folgen des Klimawandels für Lebenräume und Arten zu reagieren. Dies berichten sie im Fachjournal PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2009584117).

Quelle: KIT

Weiterlesen
07. Dez 2020

Aristolochia-Art aus Amazonien nach Dresdner Botaniker benannt

Die Aristolochia wankeana besitzt eine für Pfeifenwinden charakteristische außergeöhnliche Blütenform. Foto: Sébastien Sant

Aristolochia wankeana ist eine neu entdeckte Pfeifenwinden-Art aus Französisch-Guayana, die nun nach dem Dresdner Botaniker Prof. Dr. Stefan Wanke benannt wurde. Die Professur für Botanik der TU Dresden erforscht seit über 20 Jahren intensiv die Pflanzenfamilie der Pfeifenwinden (Aristolochiaceae). Die Dresdner Forschenden gehören zu den wenigen Spezialisten für diese Pflanzen weltweit und haben maßgebliche Arbeiten zur Evolution und Biologie dieser Gruppe publiziert. Mit der Erforschung der Pflanzenfamilie wollen die Pflanzenwissenschaftler helfen, Schutzmaßnahmen für besonders bedrohte Arten zu entwickeln. Dazu haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Verlauf der Zeit eine Spezialsammlung der Pflanzenfamilie im Botanischen Garten der TU Dresden zusammengetragen, auf die sie für ihre Forschungen zurückgreifen können. Zusammen mit der Art Aristolochia neinhuisii ist die Neue nun schon die zweite, die mit ihrem Namen einen Dresdner Forscher ehrt. Vorgestellt haben sie die neue Art im Fachjournal Phytotaxa 2020 (DOI: https://doi.org/10.11646/phytotaxa.474.1.1).

Quelle: TU Dresden

Weiterlesen
04. Dez 2020

Funktionsweise pflanzlicher Immunrezeptoren entschlüsselt

Forschende haben erstmals die Abfolge der molekularen Ereignisse nachvollzogen, die einen inaktiven pflanzlichen Immunrezeptor aktivieren und so den Tod der Wirtszelle vermitteln. Die als Nukleotid-bindende/Leucin-reiche Wiederholungsproteine (NLR-Proteine) bezeichneten Immunrezeptoren wappnen in Zellen gegen den Angriff von Krankheitserregern. Die aus mehreren Modulen bestehenden Moleküle lösen die Immunreaktion der Pflanze aus, sie aktivieren die Rezeptoren, Resistenz und Zelltodwege, um die Infektion zu begrenzen. Basierend auf unterschiedlichen Struktur- und Signalmerkmalen werden pflanzliche NLRs in zwei Hauptklassen eingeteilt: solche, die Coiled-coiled (CC)-Module (CNL-Proteine) enthalten, und solche, die Toll/Interleukin-1-Rezeptor/Resistenz (TIR)-Module (TNL-Proteine) enthalten. Im Fachmagazin Science (https://science.sciencemag.org/content/370/6521/eabe3069.abstract) schildert das Forschungsteam um Humboldt-Professor Jijie Chai von der Universität zu Köln mit der MPIPZ Forschungsgruppenleiterin Jane Parker und dem Leiter des MPIPZ, Paul Schulze-Lefert, wie der TNL-Typ NLR Rezeptor von Peronospora parasitica 1 (RPP1)  Arabidopsis-Pflanzen vor einer Infektion durch den Pilz Hyaloperonospora arabidopsidis (Hpa) schützt. Wie sie schreiben, ähneln die oligomeren Konfigurationen, die aktive RPP1 und Roq1 annehmen, den induzierten oligomeren Gerüsten anderer NLR-Rezeptorproteine von Pflanzen und Säugetieren, einschließlich menschlicher Rezeptoren des angeborenen Immunsystems. Dies legt nahe, dass diese Rezeptoren auf einem gemeinsamen Strukturprinzip beruhen, um intrazelluläre Immunsignale und den Zelltod in verschiedenen Reichen des Lebens auszulösen.

Quelle: Uni Köln

Weiterlesen
01. Dez 2020

Was Schmerzmittel in Pflanzen auslösen

Wie Schmerzmittel Pflanzenzellen beeinflussen. Aufnahme: Shutang Tan, IST Austria

Was passiert, wenn Pflanzen mit Schmerzmitteln behandelt werden, haben Forschende am Institute of Science and Technology (IST) Austria untersucht. Die getesteten rund 20 verschiedenen Schmerzmittel störten den Auxin-Fluss in den analysierten Arabidopsis-Keimlingen. Die Medikamente greifen in das gesamte Endomembransystem ein und beeinflussen so die Bewegung und den Transport von Substanzen innerhalb der Zellen. Darüberhainus beeinträchtigen sie die Dynamik des Cytoskeletts. Eine Gruppe von Schmerzmitteln, wie etwa Meclofenaminsäure und Flufenaminsäure, zielen direkt auf ein bestimmtes Protein: Dieses TWISTED DWARF1 genannte Protein führt infolge zu den beobachteten physiologischen und zellulären Veränderungen. Darüber hinaus konnten die Forschenden zeigen, dass nicht-steroidale Entzündungshemmer ähnlich wirken wie sogenannte Auxin-Transport-Inhibitoren – wichtige chemische Werkzeuge in der Zellbiologie, die den Auxin-Fluss stören. Ihre Ergebnisse publizierten Sie in der Fachzeitschrift Cell Reports (DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108463).

Quelle: IST Austria

Weiterlesen
26. Nov 2020

Größtes Inventar aller bekannten Pflanzenarten der Erde erstellt

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

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

Quelle: iDiv

Weiterlesen
26. Nov 2020

Was Laubblätter im Herbst altern lässt

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

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

Quelle: ETH Zürich

Weiterlesen
25. Nov 2020

Weizen-Vielfalt entstand durch Einkreuzung von Wildgräsern

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

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

Quelle: UZH

Weiterlesen
25. Nov 2020

Erster Weizen-Genom-Atlas soll die Produktion weltweit verbessern

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

Quelle: Helmholtz Zentrum München

Weiterlesen
25. Nov 2020

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

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

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

Quelle: IPK (pdf)

Weiterlesen
23. Nov 2020

Nachweis ersten tierischen Lebens durch geologisch veränderte Algen-Moleküle verfälscht

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

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

Quelle: MPI für Biogeochemie

Weiterlesen
18. Nov 2020

Epigenetik in Bäumen hilft bei Altersdatierung

Buchen im Steigerwald. Foto: Michele Serra, TUM

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

Quelle: TUM

Weiterlesen
17. Nov 2020

Neue Erbsen-Viren stellen Diagnostiker und Anbauer vor Herausforderungen

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

Quelle: JKI

Weiterlesen
16. Nov 2020

Ökonomischer Nutzen der Bestäubung durch Insekten höher als angenommen

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

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

Quelle: Uni Hohenheim

Weiterlesen
11. Nov 2020

Klimaverbesserte Mais-Hybridsorten

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

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

Quelle: TUM

Weiterlesen
06. Nov 2020

Mehr Pflanzenvielfalt, weniger Pestizide

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

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

Quelle: iDiv

Weiterlesen
05. Nov 2020

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

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

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

Quelle: IPK

Weiterlesen
05. Nov 2020

Genetik des Wirts bestimmt Zusammensetzung von Viren-Gemeinschaften

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

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

Quelle: UZH

Weiterlesen
04. Nov 2020

Pflanzen schützen sich vor selbstverursachten Luftschadstoffen

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

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

Quelle: Uni Innsbruck

Weiterlesen
03. Nov 2020

Internationales Forschungsteam fordert europaweite Phosphat-Richtlinie

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

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

Quelle: Uni Göttingen

Weiterlesen
03. Nov 2020

Hanfpflanzen als Alternative zur „durstigen“ Baumwolle

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

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

Quelle: ATB

Weiterlesen
02. Nov 2020

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

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

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

Quelle: WSL

Weiterlesen
30. Okt 2020

Molekularer Kompass für die Ausrichtung von Zellen

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

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

Quelle: IST Austria

Weiterlesen
29. Okt 2020

Stoffwechselmodell zeigt wassersparende Formen der CAM-Photosynthese

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

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

Quelle: IPK (pdf)

Weiterlesen
28. Okt 2020

Klimawandel verursacht Artensterben in Mooren

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

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

Quelle: MLU

Weiterlesen
26. Okt 2020

Intensive Landnutzung stört Wechselwirkungen in Ökosystemen

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

Quelle: Uni Bern

Weiterlesen
26. Okt 2020

Wie der Karrikin-Signalweg das Wurzelwachstum steuert

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

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

Quelle: TUM

Weiterlesen
26. Okt 2020

Veränderte Blühphasen von Pflanzen durch geringere Insektendichte

Ecotron-Einheiten im Forschungszentrum des iDiv. Foto: iDiv

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

Quelle: Uni Jena

Weiterlesen
23. Okt 2020

Sicherheitsnetz für die Biodiversität gefordert

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

Quelle: IGB

Weiterlesen
22. Okt 2020

Das Rätsel tropischer Baumartenvielfalt

Tropischer Wald. Foto: Lisa Hülsmann, UR

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

Quelle: UR

Weiterlesen
22. Okt 2020

Ist das größte Biom auf unserem Planeten in Gefahr?

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

Quelle: MfN

Weiterlesen
21. Okt 2020

Vanille-Anbau unter Bäumen fördert Schädlingsregulation

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

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

Quelle: Georg-August-Universität Göttingen

Weiterlesen
20. Okt 2020

Wie Tomaten den Teufelszwirn als Schädling erkennen

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

Quelle: FAU

Weiterlesen
19. Okt 2020

Wie Chloroplasten ihre eigene Entwicklung regeln

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

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

Quelle: The EMBO Journal

Weiterlesen
15. Okt 2020

Vorteile molekularer Züchtungsmethoden mit Gentechnik

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

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

Quelle: Uni Göttingen

Weiterlesen
12. Okt 2020

Gen für schlanke Gersten-Ähren aufgespürt

Gerstenfeld bei Halle. Foto: Nadja Sonntag, Uni Halle

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

Quelle: IPK (pdf)

Weiterlesen
08. Okt 2020

Globale Nahrungsmittelproduktion bedroht das Klima

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

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

Quelle: KIT

Weiterlesen
07. Okt 2020

Langfristige Folgen von Veränderungen in pflanzlicher Artenvielfalt schwer vorhersehbar

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

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

Quelle: Uni Leipzig

Weiterlesen
06. Okt 2020

Evolution in Aktion: Neue Pflanzenart in den Schweizer Alpen

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

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

Quelle: Uni Zürich

Weiterlesen
05. Okt 2020

Analyse von Pollen automatisiert

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

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

Quelle: UFZ

Weiterlesen
05. Okt 2020

Wie die Venus-Fliegenfalle zählt

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

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

Quelle: Uni Würzburg

Weiterlesen
05. Okt 2020

Kohlenstoff-Speicher aus dem Labor

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

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

Quelle: Uni Freiburg

Weiterlesen
29. Sep 2020

Intelligente Software für 3D-Bilder von Pflanzenorganen

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

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

Quelle: TUM

Weiterlesen
28. Sep 2020

Wie künstliche Intelligenz zum Schutz von Orchideen und anderen Arten beiträgt

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

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

Quelle: iDiv

Weiterlesen
28. Sep 2020

Frucht-Merkmale und Pathogen-Reaktion von Wildtomaten-Linien

Vielfalt von Tomaten. Foto: IPK

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

Quelle: IPK (pdf)

Weiterlesen
28. Sep 2020

Handbestäubung steigert Kakao-Ertrag

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

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

Quelle: Uni Göttingen

Weiterlesen
24. Sep 2020

Ein Viertel aller fleischfressenden Pflanzen weltweit bedroht

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

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

Quelle: SNSB

Weiterlesen