Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #20 (2022)

Wie eine Proteinfamilie Pflanzen gegen mikrobielle Schaderreger verteidigen, schildert ein internationales Team unter der Leitung von Forschenden des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) in Köln im Fachjournal Cell. Dazu untersuchten sie die Funktion der Toll-Interleukin-1-Rezeptoren (TIR). Wie sie herausfanden, spaltet das TIR-Enzym auch Moleküle mit Phosphodiesterbindungen, die typischerweise in RNA und DNA vorkommen. Mit Strukturanalysen konnten die Forschenden zeigen, dass die TIR-Proteine zwei unterschiedliche Raumstrukturen für die Spaltung von NAD+ oder RNA/DNA bilden, was erklärt, wie ein und dasselbe Protein neben der Spaltung von Nikotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD+) also zwei Aufgaben erfüllen kann.

Quelle: MPIPZ

Dreißig Jahre nach dem ersten Weltnaturgipfel in Rio de Janeiro sind der Verlust der Artenvielfalt und der globale Klimawandel die größten und drängendsten Herausforderungen der Zukunft. Nichts weniger als unsere eigene Existenz steht auf dem Spiel. Unter der Federführung der drei Leibniz-Naturforschungsmuseen ruft ein breites Bündnis renommierter Forscher*innen in ihrer heute veröffentlichten "Berliner Erklärung" Deutschland dazu auf, der besonderen Verantwortung der G7-Präsidentschaft bei der Bekämpfung dieser "Zwillingskrise" gerecht zu werden. Der derzeit für Ende August geplante Weltnaturgipfel (CBD COP15) böte die historische Gelegenheit einer dringend notwendigen Trendumkehr zugunsten von mehr Klima- und Biodiversitätsschutz. „Gelingt es uns in dieser Dekade nicht, den katastrophalen Verlust der Biologischen Vielfalt aufzuhalten, laufen wir Gefahr, bis zu einer Million Arten zu verlieren und 80 Prozent der Nachhaltigkeitsziele sowie zentrale Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens nicht zu erreichen!“, warnt Prof. Johannes Vogel, Generaldirektor am Museum für Naturkunde Berlin (MfN) und fährt fort: „Der ungebremste Verlust der Biodiversität und die zunehmende Erderwärmung sind die Herausforderungen für die Zukunft unserer Gesellschaft Zukunft.“ In ihrem Positionspapier präsentieren die Forschenden der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, des MfN und des Leibniz-Instituts zur Analyse des Biodiversitätswandels (LIB) konkrete Handlungsempfehlungen mit "naturbasierten Lösungen" als einem wesentlichen Schlüssel zum Erfolg (-> Link zur ausführlichen Erklärung, pdf).

Quelle: MfN

Mit rund 23 Millionen getrockneten Pflanzen, Pilzen und Algen in über 70 Herbarien verfügt Deutschland über den weltweit drittgrößten Bestand. Das Onlineportal www.herbarium.gbif.de zeigt nun mit einer Million digital vernetzten Belegen, welches Wissen in ihnen schlummert. Die Schätze von 22 bedeutenden deutschen Herbarien können hier erstmals als Gesamtschau eingesehen werden. Dort können Botanik-Interessierte neben hochaufgelösten Fotografien von 300.000 historischen Belegen – unter ihnen Originalbelege von Alexander von Humboldt oder Carl Ludwig Willdenow – auch die genauen Fundorte auf einer digitalen Weltkarte entdecken. Kuratiert wird das Virtuelle Herbarium Deutschland vom Botanischen Garten Berlin (BGBM) der Freien Universität Berlin, der gemeinsam mit der internationalen Open Data-Plattform Global Biodiversity Information Facility (GBIF) auch die Software hinter dem Portal entwickelt hat.

Quelle: BGBM

Um Massnahmen zum Schutz der globalen Artenvielfalt evidenzbasiert zu steuern, braucht es Daten, wie sich die Biodiversität von Pflanzen verändert. Forschende der Universitäten Zürich (UZH) und Montréal zeigen, dass Pflanzengemeinschaften mit Hilfe Bildspektroskopie zuverlässig überwacht werden können – in Zukunft auch per Satellit. Das ebnet den Weg für ein globales Monitoring der biologischen Vielfalt beinahe in Echtzeit. Darüber berichten die Forschenden im Fachjournal Nature Communications.

Quelle: UZH

Arabidopsis-Pflanzen am Fuße eines aktiven Stratovulkans haben in einem zweistufigen molekularen Prozess den Nährstofftransport in der Population neu vernetzt und damit die Anpassung der Pflanzen an das Leben am Vulkan ermöglicht. Das zeigt ein internationales Team unter der Leitung von Angela Hancock vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln (MPIPZ, Deutschland) und Wissenschaftler*innen der Associação Projecto Vitó und des Parque Natural do Fogo (Kap Verde), der Universität Nottingham (Großbritannien) und der Universität Bochum (Deutschland) im Fachmagazin Science Advances. Somit belegt das Forschungsteam einen eindeutigen Fall der Anpassung in einer Wildpopulation mit weitreichenden Auswirkungen auf die Evolutionsbiologie. Das ist auch eine gute Nachricht für die Pflanzenzüchtung. Denn bisher wurden Informationen über die Funktion von Genen durch Studien an einzelnen Mutantenlinien gewonnen. Durch die Nutzung der in der Natur vorhandenen Variation ist es jedoch möglich, komplexere mehrstufige Prozesse aufzudecken, die zu Veränderungen bei landwirtschaftlich relevanten Merkmalen führen können.

Quelle: MPIPZ

Auf urbanen Grünflächen könnten vermehrt rückläufige heimische Arten gepflanzt werden. Wie dieses große Potenzial für den Artenschutz genutzt werden kann, beschreiben Forschende des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), der Universität Leipzig und anderer Einrichtungen. In ihrer jüngsten Studie, die in der Zeitschrift Nature Sustainability veröffentlicht worden ist, empfehlen sie konkrete Maßnahmen des Conservation Gardenings für eine Trendwende im Gartenbau.

Quelle: iDiv

Forschenden gelang es erstmals, das gesamte Erbgut von Hafer zu sequenzieren und umfassend zu charakterisieren. Im Vergleich zu anderen Getreidearten und zum Menschen ist das Hafer-Genom sehr komplex. Warum Hafer als gesünder gilt und weniger Allergien und Unverträglichkeiten auslöst als andere Getreide, konnten das Team unter Federführung von Wissenschaftler*innen des Helmholtz Zentrums München und der schwedischen Universität Lund nun erstmals auf genetischer Ebene aufklären. Ihre Ergebnisse publizierte das Team, zu dem auch Forschende aus Freiburg, vom IPK Gatersleben sowie aus den USA, Kanada und Australien gehören, im Fachmagazin Nature.

Quelle: Helmholtz Zentrum München

Welche Auswirkungen Bäume auf die Temperatur in der Stadt haben, untersuchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) im Rahmen einer mehrjährigen empirischen Studie. Am Beispiel der Stadt Würzburg zeigen die Forschenden, dass ein Grünflächenanteil von rund 40 Prozent nötig ist, um im Sommer für kühlere Temperaturen zu sorgen, wie sie in einer im Januar erschienenen Studie in Scientific Reports zeigten und heute in einer Pressemitteilung erklärten.  

Quelle: TUM

Erstmals haben Biolog*innen umfassende Zahlen und Fakten zur Bedeutung biologischer Bodenkrusten für den regionalen und weltweiten Staubkreislauf unter aktuellen und zukünftigen Bedingungen veröffentlicht. „Wir schätzen, dass alle [Bodenkrusten-]Vorkommen zusammen die globalen atmosphärischen Staubemissionen um etwa 60 Prozent reduzieren“, fasst Bettina Weber eine Studie zusammen, die im Wissenschaftsjournal Nature Geoscience erschien. Die Biologin der Universität Graz und Gastwissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Chemie, erwartet gemeinsam mit internationalen Kolleginnen und Kollegen bis 2070 eine starke Abnahme der Biokrusten-Decke durch Klimawandel und Intensivierung der Landnutzung: je nach Szenario zwischen 25 und 40 Prozent. Mit der Folge, dass mehr Staub in die Atmosphäre gelangt – mit verschiedenen Auswirkungen.

Quelle: MPI für Chemie

Das tibetische Hochland hat eine besondere Bedeutung als Weideökosystem, als globaler Kohlenstoffspeicher, für die Entstehung des Monsuns und für die Trinkwasserversorgung eines Fünftels der Erdbevölkerung. Ein internationales Forschungsteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), der Universitäten Göttingen und Hannover und der Chinese Academy of Science hat nun erstmals auf mikrobiologischer Basis den kritischen Grenzwert der Beweidung in der zentralasiatischen Landschaft identifiziert, ab dem eine Degradation der Weiden unumkehrbar ist. Die Forschenden fanden heraus, dass kleinere Flächen bereits unwiederbringlich verloren sind, aber der Großteil des beweideten Gebietes noch gerettet werden könnte - wenn die Viehhaltung dort reduziert wird. Die Fachzeitschrift Nature Communications hat die Forschungsergebnisse veröffentlicht.

Quelle: CAU

Pflanzen, Pilze und Bakterien nehmen durch Photorezeptoren Blaulicht wahr. Forscher*innen der Universität Bayreuth haben jetzt entdeckt, dass bestimmte Rezeptoren ein bisher für unentbehrlich gehaltenes Glutamin nicht zwingend benötigen. Auch ohne dieses Glutamin kann Blaulicht in vielen Organismen entscheidende Steuerungssignale auslösen, wenn auch oft mit verminderter Effizienz. Die vergangene Woche in Nature Communications präsentierten Ergebnisse der Photobiochemiker*innen leisten einen Beitrag zum Verständnis der Mechanismen von Photorezeptoren und ihren Anwendungen.

Quelle: Uni Bayreuth

Es waren Tage, Monate und Jahre, die vielen im Gedächtnis blieben: die Dürreperiode zwischen 2018 und 2020. Einem von Wissenschaftler*innen des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) angeführten internationalen Forschungsteam ist es nun gelungen, die Dimension dieses Ereignisses historisch einzuordnen. Demnach hat sich seit Mitte des 18. Jahrhunderts keine Dürre so großflächig über Europa ausgebreitet und fiel kein Temperaturanstieg während einer Dürreperiode so groß aus. Das macht die Jahre 2018 bis 2020 zum neuen Vergleichsmaßstab für Dürren. Weil diese in Zukunft häufiger auftreten könnten, empfehlen die Wissenschaftler dringend, geeignete, regional angepasste Maßnahmen gegen die Wasserknappheit zu entwickeln und umzusetzen. Darüber berichten sie im März im Fachjournal Earth’s Future.

Quelle: UFZ