Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #01 (2023)

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler interessiert, welche Veränderungen im Erbgut dafür verantwortlich sind, dass sich bei verschiedenen Arten identische Merkmale konvergent entwickeln konnten, obwohl unter ihnen keine verwandtschaftlichen Beziehungen bestehen. „Solche Merkmale – wir sprechen von Phänotypen – sind natürlich immer in Genomsequenzen kodiert“, sagt der Pflanzenphysiologe Dr. Kenji Fukushima von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. Mutationen können die Auslöser für die Entwicklung neuer Merkmale sein. Jetzt ist es Fukushima gemeinsam mit seinem Kollegen David D. Pollock von der University of Colorado (USA) gelungen, eine Methode zu entwickeln, die bei der Suche nach den genetischen Grundlagen phänotypischer Merkmale deutlich bessere Ergebnisse erzielt als die bislang verwendeten Methoden. „Wir haben eine neuartige Metrik der molekularen Evolution entwickelt, mit der sich die Rate der konvergenten Evolution in proteinkodierenden DNA-Sequenzen genau darstellen lässt“, beschreibt Fukushima das wesentliche Ergebnis der jetzt in Nature Ecology & Evolution veröffentlichten Arbeit.

Quelle: JMU

Durch die Kombination von Kryoelektronenmikroskopie und Bildauswertungsverfahren unter Einsatz von Großrechnern können mittlerweile Bildpunkte im Bereich von 0,1 Millionstel Millimetern (0,1 Nanometer) aufgelöst werden. Das ist die Größenordnung des Abstands von Atomen innerhalb eines Moleküls. Mittels dieser Forschungsstrategie gelang der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Hans-Peter Braun von der Leibniz Universität Hannover in Kooperation mit Dr. Niklas Klusch und Prof. Dr. Werner Kühlbrandt vom Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt kürzlich die Strukturaufklärung eines Proteinsuperkomplexes, der an der Atmung pflanzlicher Zellen beteiligt ist. Dieser Superkomplex kommt in der inneren Membran der Mitochondrien vor.  Die Ergebnisse wurden am 30. Dezember 2022 in der Fachzeitschrift Nature Plants publiziert, zusammen mit einer Veröffentlichung einer amerikanischen Arbeitsgruppe um Dr. Maria Maldonado und Dr. James Letts, denen die Aufklärung der Struktur des gleichen Superkomplexes in einer anderen Pflanzenart gelang.

Quelle: Leibniz Universität Hannover

Der Klimawandel erfordert ein Umdenken in der Pflanzenproduktion, hin zu Sorten und Kulturen, die besser an Hitze und Trockenheit angepasst sind. Die Sojabohne gedeiht nicht nur unter warmen Bedingungen gut, sondern versorgt sich auch selbst mit dem wichtigen Pflanzennährstoff Stickstoff. Eine vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) in der Fachzeitschrift Global Change Biology veröffentlichte Studie zeigt, dass sich langfristig immer mehr Ackerflächen in Europa für die Sojaproduktion eignen. Damit könne die EU zukünftig auf einen großen Teil der Sojaimporte aus Brasilien und den USA verzichten, folgern die Autorinnen und Autoren der Studie.

Quelle: ZALF

Wind, Klärschlamm und gereinigtes Abwasser tragen Reifenabriebpartikel von den Straßen auf Ackerflächen. Eine neue Laborstudie zeigt: Die in den Partikeln enthaltenen Schadstoffe könnten in das dort angebaute Gemüse gelangen. Forscher*innen des Zentrums für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft der Universität Wien haben untersucht, ob aus Reifen freigesetzte Chemikalien in Salatpflanzen gelangen und letztlich auf unseren Tellern landen könnten. Ihre Analysen ergaben: Der Salat nahm alle untersuchten chemischen Verbindungen – einige davon hochgiftig – auf. Weitere Untersuchungen sollen zeigen, wie dieser Prozess konkret in Ackerböden abläuft. Die Studie ist nun in der Fachzeitschrift Environmental Science & Technology erschienen.

Quelle: Uni Wien

Wie Wälder mit gemischten Baumbeständen zum Klimaschutz und zur Klimaanpassung beitragen können, untersucht ein Team um Christel Baum, Professorin für Bodenbiologie an der Universität Rostock, gemeinsam mit Kolleg*innen in einem internationalen Forschungsverbund, den die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert und an dem die Universität Rostock maßgeblich beteiligt ist. Dabei vergleichen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Potenziale von Baumartenrein- und Misch-Beständen hinsichtlich ihrer Anpassung an den Klimawandel und einer hohen Kohlenstoff (C-)-Speicherung in Holzbiomasse und Boden.

Quelle: Uni Rostock

Forschenden ist es gelungen mittels einer von ihnen entwickelten cleveren Kombination aus klassischer Pflanzenveredelung mit hochmoderner Molekularbiologie stabile geneditierte Pflanzen herzustellen, die nicht von klassisch gezüchteten oder natürlich entstandenen Mutationen zu unterscheiden sind. Diese neu entwickelte Methode ist außerdem geeignet, schneller Pflanzen mit den gewünschten Eigenschaften zu züchten und kann bei einer Vielzahl von Pflanzen genutzt werden, bei denen bisher die Geneditierung nicht eingesetzt werden konnte. Veröffentlicht haben die Forscher*innen des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie ihre Ergebnisse im Fachjournal Nature Biotechnology.

Quelle: MPI für Molekulare Pflanzenphysiologie

Im hohen Norden hinterlässt der Klimawandel besonders deutliche Spuren. Eine neue Studie in Finnland zeigt nun, dass es parallel dazu dramatische Veränderungen bei den bestäubenden Insekten gegeben hat. Forscher*innen der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) haben festgestellt, dass sich das Netzwerk von Pflanzen und ihren Bestäubern dort seit dem Ende des 19. Jahrhunderts massiv verändert hat. Möglicherweise könne das dazu führen, dass Pflanzen künftig weniger effektiv bestäubt werden und sich dadurch schlechter vermehren, warnen die Wissenschaftler*innen im Fachjournal Nature Ecology & Evolution.

Quelle: UFZ

Ein internationales Forschungsteam hat durch die Sequenzierung von 1.000 Pflanzen herausgefunden, dass wichtige Prozesse in der Meiose – crossover interference und crossover assurance – durch das Protein ASYNAPTIC 1 (ASY1) reguliert werden. Die unter Leitung des Entwicklungsbiologen Prof. Dr. Arp Schnittger der Universität Hamburg gewonnenen Ergebnisse könnten unter anderem für die Züchtung von Nutzpflanzen relevant sein und wurden in der Fachzeitschrift PNAS nexus veröffentlicht.

Quelle: Uni Hamburg