News · Forschungsergebnis

Neuer Mechanismus: Vom Fremd- zum Selbstbestäuber

Solitäre Biene, die die Blüte einer Arabidopsis lyrata besucht. Foto und (c): M. Stift

Biolog*innen belegen einen alternativen genetischen Mechanismus, durch den Pflanzen zu Selbstbestäubern werden können. Dazu führten Konstanzer Forschende ein umfangreiches Experiment durch: Sie kreuzten Individuen aus selbstinkompatiblen und selbstkompatiblen Felsenschaumkresse-Populationen in sämtlichen möglichen Kombinationen. Anschließend bestimmten sie das Fortpflanzungssystem von über 1.500 Nachkommen und brachten dies mit genetischen Daten über die von den Nachkommen vererbten Varianten des S-Gens (S-Allelen) in Zusammenhang. Die Forschenden konnten unter anderem zeigen, dass Kreuzungen zwischen Fremd- und Selbstbestäubern bei den Nachkommen zu beiden Fortpflanzungssystemen führen können. Ausschlaggebend sind dabei die S-Allele des selbstinkompatiblen Partners. Das S-Gen spielt also auch bei dem Verlust der Selbstinkompatibilität der Felsenschaumkresse eine Rolle. Die Forschenden fanden jedoch keine Belege dafür, dass dieser durch eine Funktionsverlustmutation erklärt werden kann, wie sie im Fachjournal Nature Communications zeigen.

Quelle: Uni Konstanz

Weiterlesen
News · Forschungsergebnis

Neue Art der Zentromer-Organisation

Die neu gefundene Zentromer-Organisation zeigt, dass nur wenige monozentrische Einheiten ein linienförmiges Holozentromer in der Metaphase bilden und sich in der Interphase zu Clustern organisieren können. Die Genomorganisation in der Chionographis-Pflanze weist Merkmale sowohl monozentrischer als auch holozentrischer Arten auf. Grafik: IPK

Das Zentromer ist der Bereich des Chromosoms, an dem die Mikrotubuli während der Zellteilung ansetzen. Im Gegensatz zu monozentrischen Chromosomen mit einem Zentromer sind bei holozentrischen Arten in der Regel hunderte sogenannter Zentromer-Einheiten entlang beider Schwesterchromatiden verteilt. Ein internationales Forschungsteam hat eine neue Organisationsform des Zentromers entdeckt. Diese könnte ein bisher noch fehlendes evolutionäres Glied im Übergang vom Mono- zum Holozentromer sein. Die Ergebnisse des Forschungsteams unter Führung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) sind jetzt im Journal Nature Communications veröffentlicht worden.

Quelle: IPK (pdf)

Weiterlesen
News · Forschungsergebnis

Im Klimawandel werden auch stabile Wachs- und Holzstoffe abgebaut

Forschende der Universität Zürich entnehmen Bodenproben im Sierra Nevada National Forest. Foto: Michael W.I. Schmidt

Die Klimaerwärmung beschleunigt den Abbau von Humus. Dabei reduzieren sich auch die vermeintlich stabilen Wachs- und Holzstoffe, die den Pflanzen bei der Speicherung von Kohlenstoff in den Blättern und Wurzeln helfen. Dies zeigen Forschende der Universität Zürich im Sierra Nevada National Forest in Kalifornien. Bisher ging die Wissenschaft davon aus, dass chemisch stabilere Verbindungen dem natürlichen Abbau länger widerstehen und somit Kohlenstoff im Boden speichern. Die Studie unter der Leitung von Forschenden des Geographischen Instituts der UZH zeigt, dass Lignin, das den Pflanzen Steifigkeit verleiht, um 17% reduziert war. Cutin und Suberin – wachsartige Verbindungen in Blättern, Stängeln und Wurzeln, die die Pflanzen vor Krankheitserregern schützen –, waren fast 30% weniger vorhanden. Selbst der pyrogene, organische Kohlenstoff, der nach einem Waldbrand zurückbleibt, war deutlich weniger vorhanden, wie die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature Geoscience zeigen.

Quelle: Uni Zürich

Weiterlesen
News · Forschungsergebnis

20 Meersalat-Arten identifiziert, darunter drei invasive und neun unbekannte

Weil Algen der Gattung Ulva an frische Salatblätter erinnern, werden sie im Deutschen Meersalat genannt. Foto: Sophie Steinhagen

Die Arten-Anzahl der Grünalge Meersalat (Ulva) im Ostseeraum und am Skagerak der Nordsee ist viel größer als bisher angenommen. Forschende der Universität Göteborg um Dr. Sophie Steinhagen haben mehr als 10.000 Kilometer Küste untersucht, zwanzig Meersalat-Arten identifiziert und damit erstmals die tatsächliche Artenzahl der grünen Makroalgen im Fachjournal Algal Research beschrieben. "Wir haben die biologische Vielfalt der Ostsee, des Kattegatts und des Skageraks untersucht, indem wir eine große Anzahl von Meersalat-Proben entnommen haben und anschließend deren DNA analysiert. Wir fanden 20 Arten und Unterarten: Drei davon sind invasive Arten, die auf verschiedenen Wegen hierher gelangt sind", sagt Dr. Steinhagen. Die Forschenden fanden in schwedischen Gewässern auch völlig neue Ulva-Arten, die bisher noch nicht wissenschaftlich beschrieben wurden. Einige dieser Arten scheinen nur in der Ostsee zu wachsen. Der Anbau von Meersalat, der von Algenforschern zur Alge des Jahres 2015 gewählt wurde, ist als Nahrungsquelle ein schnell wachsender Wirtschaftszweig, und es besteht die Gefahr, dass fremde Arten durch Unkenntnis verbreitet werden. Um wertvolle Ökosysteme an den Küsten zu erhalten und zu schützen, ist es wichtig zu wissen, welche Arten dort wachsen, und keine neuen Arten einzuführen, die die einheimischen Arten verdrängen könnten. "Unsere Studie zeigt, dass Methoden zur Identifizierung von Arten anhand ihres Aussehens allein nicht ausreichen, um die Verteilung der verschiedenen Arten zu bestimmen. Mit dem Aussehen allein waren wir nicht in der Lage, das wahre Ausmaß der biologischen Vielfalt zu erkennen", resümiert Steinhagen.

Quelle: Uni Göteborg

Weiterlesen
News · Veranstaltung

Ausstellungen in Düsseldorf und Freiburg zeigen Wege zum grünen Planeten

Von der Entstehung der Erde vor 4,5 Milliarden bis zum Menschen. Die Ausstellung „Grün, Steine, Erde – Unsere Welt im Wandel“ zeigt eine Reise durch die Evolution des Lebens auf unserem Planeten. Grafik: Mona Schreiber, HHU

Wie das Leben seinen Weg fand und die Erde in einen grünen Planeten verwandelte, zeigen Poster und Exponate vom Institut für Molekulare Evolution der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU). Sie führt die Besucherinnen und Besucher durch 4,5 Milliarden Jahre Evolutionsgeschichte auf der Erde - von deren Entstehung bis hin zum Anthropozän. Die Ausstellung ist in der Orangerie während der Öffnungszeiten des Botanischen Gartens zu besichtigen.
Details siehe: HHU

Seit 11. Juni zeigt eine Ausstellung im Botanischen Garten der Universität Freiburg über das MAdLand-Forschungsprogramm (Molecular Adaptation to Land), welche Merkmale und Eigenschaften Pflanzen entwickeln mussten, um einst das Wasser zu verlassen und den Sprung an Land zu meistern. Wie stark dieser über Millionen von Jahren dauernde Prozess im Kontrast steht zur aktuellen, rasanten Zerstörung der Natur durch den Menschen steht im Fokus dieser Ausstellung.
Details: siehe Uni Freiburg

News · Anwendung · Forschungsergebnis

Neue Methode analysiert Verteilung und Transport von Elementen in einzelnen Zelltypen

Mit FACS-ICP-MS werden verschiedene Wurzelzelltypen, die durch den Abbau der Zellwand isoliert wurden, anhand der Expression fluoreszierender Reporter getrennt. ICP-MS bestimmt dann die Konzentration mehrerer Mineralstoffe in diesen aufgeteilten Zelltypen. Grafik: IPK

Ein internationales Forschungsteam hat eine neue Methode entwickelt, die fluoreszenzaktivierte Zellsortierung (FACS) kombiniert mit induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS). Damit erfasste es die Konzentration von Mineralstoffen in verschiedener Zellpopulationen in den Wurzeln von Arabidopsis thaliana-Pflanzen, wie das Team unter Leitung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) im Fachjournal Nature Communications berichtet. Die Kartierung der Verteilung einzelner Mineralstoffe in unterschiedlichen Zelltypen ist wichtig, um zu verstehen, wie Nährstoffe und toxische Elemente von den Wurzeln auch in oberirdische Organe der Pflanze gelangen und physiologisch wirksam werden.

Quelle: IPK (pdf)

Weiterlesen
News · Forschungsergebnis

Ursprung und geografische Entwicklung der Palmfarne geklärt

Der afrikanische Palmfarn Encephalartos altensteinii Lehm, hier im Botanischen Garten der Universität Neapel "Federico II". Foto: Mario Coiro

Weil sie genetische mit blattmorphologischen Daten sowohl von fossilen als auch von rezenten Palmfarnen (Ordnung Cycadales) kombinierten, gelang es Forschenden um den Paläobotaniker Mario Coiro von der Universität Wien und Kolleg*innen von der Universität Montpellier (Frankreich) erstmals Ursprung und geografische Verbreitung dieser Pflanzen zu klären. Den phylogenetische Stammbaum dieser faszinierenden und bedrohten Pflanzen veröffentlichten die Forschenden in der Fachzeitschrift New Phytologist. Die Studie zeigte, dass Palmfarne tatsächlich auf eine dynamische evolutionäre Verbreitungsgeschichte zurückblicken können, wobei einige wichtige Linien ausstarben und andere sich erst in jüngerer Zeit ausbreiteten. Diese palmenartige Pflanzen sind eine evolutionär sehr alte und einst sehr vielfältige Gruppe, die zur Zeit der Dinosaurier weltweit verbreitet waren. Heute ist ihre Verbreitung auf subtropische Regionen der Erde mit niedrigen Breitengraden beschränkt und einige von ihnen werden als "lebende Fossilien" betrachtet. Die Ergebnisse der Studie hilft auch bei der Erhaltung der heute noch vorkommenden Palmfarne.

Quelle: Uni Wien

Weiterlesen
News · Forschungsergebnis

Klima bestimmt Vegetationsformen

Grenze zwischen Wald und Savanne in Afrika. Foto: Lawrence Kruger

Das Klima spielt die dominante Rolle für die Herausbildung globaler Vegetationsmuster, zeigt eine neue Studie in Science, die vergangene Woche publiziert und heute der Öffentlichkeit vorgestellt wurde. Darin entkräften die Forschenden mit einem neuartigen Modell das bislang geltende Paradigma der alternativen Ökosystemzustände und belegen, dass es meistens von klimatischen Faktoren abhängt, ob Regionen in Afrika von Wald oder Savanne bedeckt sind. "Die Forschungsergebnisse stärken daher die Annahme, dass wissenschaftlich gut begründete Prognosen in Bezug auf den Klimawandel eine verlässliche Basis sind, um bevorstehende Veränderungen von Ökosystemen und Vegetation richtig einschätzen zu können – nicht allein in Afrika, sondern auch in anderen Regionen der Erde“, sagt Erstautor Prof. Dr. Steven Higgins, Inhaber des Lehrstuhls für Pflanzenökologie an der Universität Bayreuth. Gleichzeitig warnen die Autor*innen der Studie vor Maßnahmen, die den Einfluss des Klimas auf die Vegetation unterschätzen. „Die Annahme, die natürliche Kohlenstoffspeicherung auf der Erde lasse sich durch eine großräumige Umwandlung afrikanischer Savannen in Waldgebiete steigern, ist verfehlt und sogar gefährlich. Derartige Aufforstungen hätten voraussichtlich wenig Erfolg, da die Waldplantagen unter diesen Klimabedingungen nicht lange überdauern können. Sie würden aber die Biodiversität der Savannenökosysteme beschädigen“, sagt Dr. Timo Conradi, Bayreuther Ko-Autor der Studie.

Quelle: Uni Bayreuth

Weiterlesen
News · Forschungsergebnis

Neblige Amazonas-Täler bieten Schutz vor Klimawandel

Täler am Amazonas mit häufiger Nebelbildung dienen im Klimawandel als Rückzugsräume für empfindliche Arten. Foto: Andre Obregon

In Senken des Amazonastieflands tritt besonders häufig Nebel auf, der feuchtigkeitsabhängige Pflanzen vor Austrocknung bewahren kann. Wenn die globale Erwärmung vermehrt zu Dürren führt, bieten die nebligen Täler daher einen schützenswerten Rückzugsort für die Artenvielfalt am Amazonas; dies hilft auch, den Regenwald als Bollwerk gegen den Klimawandel zu erhalten. Das folgert ein deutsch-belgisches Forschungskonsortium unter Marburger Leitung aus Beobachtungsdaten, die von Satelliten stammen. Das Team um den Marburger Umweltgeographen Professor Dr. Jörg Bendix berichtet im Fachblatt Communications Earth & Environment über seine Ergebnisse. Wie die Analyse zeigt, sind Tiefland-Nebelwälder über das ganze Amazonasgebiet verbreitet, doch nimmt ihre Häufigkeit in der trockenen Jahreszeit ab. Am ehesten bleibt der Nebel in Landschaftssenken erhalten, wo er sich als besonders widerständig gegenüber Dürren erweist. „Auf der Grundlage unserer Ergebnisse empfehlen wir dringend den Schutz dieser feuchten Rückzugsgebiete, insbesondere in stark gefährdeten Gebieten“, schreiben die Autorinnen und Autoren.

Quelle: Uni Marburg

Weiterlesen