Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #22 (2022)

Die Klimaerwärmung trifft den Alpenraum besonders stark. Wie die Arktis wird auch das europäische Gebirge grüner. Forschende der Universitäten Lausanne und Basel zeigen nun im Fachblatt Science anhand von Satellitendaten, dass die Vegetation oberhalb der Baumgrenze in fast 80 Prozent der Alpen zugenommen hat. "Das Ausmass in den Alpen erweist sich als wirklich enorm", resümiert Sabine Rumpf, Erstautorin der Studie und seit Februar Assistenzprofessorin an der Universität Basel. Die Alpen ergrünen, da neue Gebiete von Pflanzen bewachsen werden und die Vegetation allgemein dichter und höherwüchsiger wird. Rumpf sagt: "Die einzigartige Artenvielfalt der Alpen steht also unter hohem Druck."

Quelle: Uni Basel

Die Eroberung des Landes in der Vorzeit stellte eine der größten Herausforderungen während der Evolution der Pflanzen dar. Vor etwa 500 Millionen Jahren gelang es einem evolutionären Vorläufer der heutigen Landpflanzen, diesen drastischen Lebensraumwechsel zu vollziehen und damit die Grundlage der heutigen Pflanzenvielfalt zu schaffen. Forschende aus der Abteilung für Pharmazeutische Biologie am Pharmazeutischen Institut der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) um Professorin Birgit Classen untersuchen daher die Anpassung der pflanzlichen Zellwand an diese geänderten Bedingungen. In der Studie konzentrierten sich die Forschenden auf die Charakterisierung der Zellwände der Armleuchteralge Nitellopsis obtusa und der Jochalge Spirogyra pratensis. Die Forschenden vom Kiel Plant Center (KPC) berichten in der Fachzeitschrift The Plant Journal über die Evolution einzelner Zellwandbestandteile, über die Verwandtschaftsverhältnisse sowie über den Ursprung von Algen und Landpflanzen gemeinsam mit einem multidisziplinären Team aus Hamburg und Innsbruck.

Quelle: CAU

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligt die Forschungsgruppe (FOR) 5281 „Multitrophische Wechselwirkungen in einem Waldbiodiversitätsexperiment in China“, kurz MultiTroph. Ziel ist, die Wechselwirkungen zwischen dem Baumsterben und den Nahrungsnetzen im weltweit größten Baumdiversitätsexperiment im chinesischen Ökosystem zu untersuchen. Dabei arbeiten Wissenschaftler*innen verschiedener deutscher und österreichischer Universitäten eng mit der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Beijing Forestry University/China zusammen. Das Team wird in der ersten Projektphase ab Oktober 2022 für vier Jahre mit rund drei Millionen Euro gefördert. Sprecherin ist Prof. Dr. Alexandra-Maria Klein vom Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften der Universität Freiburg. „Wir wollen verstehen, was mit den Nahrungsnetzen von Pflanzenfressenden- und räuberischen Insekten passiert, wenn Baumarten aussterben und wir neue hinzufügen“, erklärt Klein.

Quelle: Uni Freiburg

Das extrem schnelle Zuschnappen der fleischfressenden Venusfliegenfalle ist legendär. Wenig bekannt ist, dass Dionaea muscipula auch zu vielfältigen anderen Bewegungsformen fähig ist. In einer Studie untersuchte ein Team der Universitäten Darmstadt, Freiburg und Stuttgart das Öffnen – also quasi das „Wieder-Scharfmachen“ – der Fallen, wie es im Journal Advanced Science schildert. Demnach treten je nach Größe und Schlankheit der Falle verschiedene Bewegungsformen beim Wieder-Öffnen auf. Die Öffnungsbewegung ist morphologisch „einprogrammiert“: Bei kleinen Fallen läuft sie ganzheitlich, kontinuierlich und gleichmäßig ab. Bei großen Fallen kehrt sich die Krümmung der beiden Fallenhälften vergleichsweise schnell von konvex nach konkav um. Die Teile der Falle „schlagen durch“. Alle Bewegungsformen dauern mehrere Stunden. Zudem brechen besonders große und schlanke Fallen beim Aufgehen, so dass die Vermutung naheliegt, dass ihre Größe limitiert ist. Dies könnte ein Grund sein, warum es keine Riesenfallen gibt. Die Analysen der Forschenden zeigen außerdem, dass neben Wachstum und Änderungen des Turgors bei großen und schlanken Fallen zusätzlich noch elastische Instabilitäten, die Abgabe gespeicherter elastischer Energie, als Bewegungsantrieb „eingesetzt“ werden. Die veröffentlichten Ergebnisse sind auch für technische Disziplinen wie Maschinenbau oder Softrobotik interessant.

Quelle: TU Darmstadt

Seit dem 1. April 2022 ist Prof. Dr. Gutjahr neue Direktorin am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie und baut die Abteilung „Wurzelbiologie und Symbiose" auf. Die Pflanzenwissenschaftlerin erforscht, welche molekularen Faktoren die Bildung und Funktion der vorteilhaften Pflanze-Mykorrhiza-Interaktionen beeinflussen, und analysiert die molekularen Mechanismen, die für das Zustandekommen und Funktionieren dieser für Pflanze und Pilz vorteilhaften Zusammenarbeit notwendig sind. Zentrale Forschungsfragen sind, ob und wie die Etablierung der Symbiose von Umweltfaktoren beeinflusst wird und welche Moleküle dabei eine entscheidende Rolle spielen. Des Weiteren beschäftigt sich die neue Direktorin mit der Frage, ob die molekularen Kenntnisse eingesetzt werden können, um Mykorrhiza-optimierte Nutzpflanzen zu züchten, welche zur Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft beitragen könnten. Dabei leistet Prof. Dr. Gutjahr Pionierarbeit: Sie richtet ihren Fokus nicht nur auf die molekularen Vorgänge in der Pflanze, sondern plant, auch die bisher kaum untersuchten Pilze genauer zu analysieren. 

Quelle: MPI für Molekulare Pflanzenphysiologie

Zapfenschuppen öffnen und schließen sich aufgrund des Zusammenspiels mehrerer Gewebeschichten, die alle auf Feuchtigkeit reagieren - und nicht wie ursprünglich angenommen mit nur zwei Schichten. Das berichtet ein Forschungsteam um Prof. Dr. Jürgen Rühe, Carmen Eger und Prof. Dr. Thomas Speck vom Exzellenzcluster Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS) im Journal Advanced Science. Es hat nun detailliert analysiert, welche Gewebestrukturen an dieser Bewegung beteiligt sind. Die Forschenden zeigen, dass die Zapfenschuppen sich aufgrund mehrerer Gewebeschichten schließen, die alle Feuchtigkeit aufnehmen. Eine besondere Bedeutung kommt dabei den sogenannten Sklerenchym-Fasersträngen zu. Zudem bestehen die unterschiedlichen Gewebe zwar aus chemisch identischen Materialien, jedoch variiert ihre Anordnung entlang der Schuppe. So besteht die Schuppe aus einer Biegezone und einer längeren klappenartigen Schicht, die nicht wesentlich zum Biegeprozess beiträgt, sondern passiv mitbewegt wird. Mithilfe der Ergebnisse könnten bionische Klappensysteme mit verbesserter Funktion entstehen.

Quelle: livMatS

Krankheitserregende Bakterien in Pflanzen können deren Abwehr lahmlegen und so der Auflösung durch die Pflanzenzelle entgehen, der sogenannten Xenophagie. Ein ähnlicher Mechanismus, über den Bakterien die Fressmaschinerie der Immunabwehr überwinden, ist von tierischen und menschlichen Zellen bekannt. Bei Pflanzen hat ihn nun ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Professor Suayb Üstün vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen der Universität Tübingen und der Ruhr-Universität Bochum zum ersten Mal beschrieben. „Xanthomonas-Bakterien schleusen einen Effektor in die Pflanzenzellen ein. Wir haben festgestellt, dass dieser eine wichtige Komponente der Autophagie-Maschinerie unterdrückt. So kann sich Xanthomonas weiter ausbreiten“, sagt Suayb Üstün. Die Studie erschien in der Fachzeitschrift The EMBO Journal.

Quelle: Uni Tübingen

„Ein Apfel am Morgen vertreibt Kummer und Sorgen“ ist nicht nur ein Sprichwort, sondern auch eine ärztliche Empfehlung. Denn: Äpfel sind gesund und lecker. Ein ganz besonderes Exemplar ist die Sorte „Adams Parmäne“, die sich aktuell auf der Roten Liste der gefährdeten einheimischen Nutzpflanzen in Deutschland befindet. Die Lehr- und Forschungsstation Wiesengut der Universität Bonn arbeitet mit Pomologin Barbara Bouillon von der Biologischen Station im Rhein-Sieg-Kreis zusammen, um diese besondere Apfelsorte zu erhalten. „In Anbetracht immer extremerer Klimaveränderungen können wir heute noch nicht mit Gewissheit sagen, auf welche genetischen Ressourcen die Menschheit in 20, 50 oder 100 Jahren angewiesen sein wird. Der Erhalt von Nutztier- und Nutzpflanzenvielfalt in ihrem natürlichen Lebensraum spielt daher eine sehr wesentliche Rolle“, sagt der wissenschaftliche Koordinator des Campus Wiesengut, Dr. Martin Berg.

Quelle: Uni Bonn

Zum Schutz des Ozeans und der Polargebiete sowie für eine umfassende Dekarbonisierung sind aus Sicht der Wissenschaftsakademien der G7-Staaten dringend internationale Maßnahmen erforderlich. Im Gesundheitsbereich fordern die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine bessere globale Pandemievorsorge sowie die Umsetzung des One Health-Ansatzes, der die Gesundheit von Menschen, Tieren, Pflanzen und Umwelt eng miteinander verknüpft. Diese Empfehlungen sind in vier Stellungnahmen enthalten, die heute beim Science7 Dialogue Forum 2022 in Berlin der Bundesregierung überreicht wurden.

Quelle: Leopoldina