Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #49 (2023)

Prof. Dr. Tobias Erb, Direktor am Max-Planck-Institut für Terrestrische Mikrobiologie und Professor an der Philipps-Universität in Marburg, erhält einen der insgesamt zehn Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Preise der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Der Preis würdigt seine herausragenden Arbeiten in der synthetischen Biologie (SynBio), in denen er natürliche metabolische Prozesse analysiert und gezielt nutzt, um daraus neuartige Enzymfunktionen zu generieren. Sein besonderes Augenmerk gilt dabei der Kohlenstoffdioxid-Fixierung, einem Thema von größter gesellschaftlicher Relevanz. Durch photosynthetische CO₂-Fixierung in Pflanzen, dem sogenannten Calvin-Zyklus, werden netto fast 70 Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr gebunden und damit der Atmosphäre entzogen. Neben Pflanzen nutzen auch Algen und viele Bakterien den Calvin-Zyklus. Obwohl dieser und weitere natürlich entstandene Stoffwechselwege erhebliche Mengen an CO₂ binden, könnten sie theoretisch sogar noch effizienter arbeiten. Erb sucht daher nach neuen CO₂-bindenden Enzymen, um sie zur Kohlenstoff-Fixierung einzusetzen. Auf diese Weise will er mit seiner Arbeitsgruppe künstliche Fixierungswege entwerfen, die natürlichen Wegen überlegen sind. Erb gelang es beispielsweise schon jetzt, bestimmte Enzyme in Pflanzen einzubringen und damit einen CO₂-Konzentrierungsmechanismus zu etablieren, der zu einer signifikanten Steigerung der Photosynthese führte. Der Leibniz-Preis gilt als wichtigster Forschungsförderpreis in Deutschland und ist mit jeweils 2,5 Millionen Euro dotiert.

Quelle: DFG

Eine Studie zeigt eine natürliche Lösung zur Abschwächung von Auswirkungen des Klimawandels wie extremen Wetterereignissen auf. Forschende der Universität Leipzig, der Friedrich-Schiller-Universität Jena, des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung Halle-Jena-Leipzig (iDiv) und anderer Forschungseinrichtungen fanden heraus, dass eine vielfältige Pflanzenwelt als Puffer gegen Schwankungen der Bodentemperatur wirkt. Dieser Puffer wiederum kann einen entscheidenden Einfluss auf wichtige Ökosystemprozesse haben. Ihre neuen Erkenntnisse haben die Forschenden im Fachjournal Nature Geoscience veröffentlicht.

Quelle: Uni Leipzig

Die weltweit zunehmende Urbanisierung ist eine wachsende Bedrohung für die biologische Vielfalt. Gleichzeitig kommen Blütenpflanzen in Städten oft in größerer Vielfalt vor als auf dem Land. Das liegt an Zierpflanzen sowie Nutzpflanzen, deren Anbau zunehmend in die Städte verlagert wird. Eine aktuelle Studie zeigt, dass die Interaktionen zwischen Pflanzen und Bestäubern, die für die landwirtschaftliche Produktion wichtig sind, überraschend dynamisch sind. So unterscheiden sich die an der Bestäubung beteiligten Pflanzen- und Bienenarten stark zwischen den Jahreszeiten. Das ermittelte ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen durch Untersuchungen in Gemüsebetrieben in der südindischen Metropole Bengaluru – einem Paradebeispiel für rasant wachsende Städte in den Tropen. Die Urbanisierung verstärkt die saisonalen Unterschiede der Pflanzen-Bestäuber-Netzwerke, wie ein Vergleich von städtischen und ländlichen Anbauflächen ergab. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Ecology Letters erschienen.

Quelle: Uni Göttingen

Kipppunkte stellen einige der größten Risiken für die lebenserhaltenden Systeme der Erde und die Stabilität unserer Gesellschaft dar. In einem bislang einmaligen Vorhaben hat ein großes internationales Forschungsteam heute auf der COP28 einen umfassenden Bericht über Kipppunkte im Erdsystem und ihre potenziellen Auswirkungen sowie Möglichkeiten für gesellschaftliche Veränderungen veröffentlicht. Mehr als 200 Forschende aus aller Welt haben an dem Global Tipping Points Report mitgewirkt. Der über 500 Seiten umfassende Bericht ist ein maßgeblicher Leitfaden zum aktuellen Wissensstand über Kipppunkte. "Dieser Bericht ist der bisher umfassendste Überblick über Kipppunkte im Erdsystem", erklärt Sina Loriani vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), einer der Hauptautoren des Berichts. Fünf Kippsysteme sind derzeit gefährdet, drei weitere in Gefahr bei Überschreitung von 1.5°C.

Quelle: PIK

Kahle Hänge, vertrocknete Waldstücke – die vergangenen Trockensommer haben vor Augen geführt, wie sensibel das Ernährungssystem von Bäumen ist. Anders als man landläufig meint, ist es noch nicht vollständig erforscht. Ein Exzellenz-Projekt der Universität Kassel will nun klären, ob und wie Bäume Proteasen nutzen, um das wichtige Element Stickstoff aufzunehmen. Die Ergebnisse helfen nicht nur bei der nachhaltigen Bewirtschaftung von Wäldern im Klimawandel. Die Ausscheidung von Proteasen, also Enzymen, die organische Komplexe (z.B. aus Streu) abbauen, wurde für einige nichtholzige Pflanzenarten bereits bestätigt; für Bäume jedoch bisher nicht. „Dieser Mechanismus bedeutet einen Wettbewerbsvorteil“, erklärt Prof. Dr. Judy Simon, Leiterin des Fachgebiets Ökologische Pflanzenernährung und des neuen Exzellenz-Projekts. „Nutzen Bäume ihn, müssen sie nicht darauf ,warten‘, dass organische Substanz abgebaut und von Mikroorganismen mineralisiert wird. Stickstoff kann so direkt aus der organischen Bodensubstanz aufgenommen werden.“ Ob dies so ist und wenn ja, wie genau der Mechanismus funktioniert, soll das neue Forschungsprojekt klären. Das Land Hessen fördert das Vorhaben im Rahmen der Landesoffensive zur Entwicklung wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE) – Programmlinie Exploration mit rund 240.000 Euro.

Quelle: Uni Kassel

Forschende haben Informationen zusammengetragen, die politischen Entscheidungsträgern helfen sollen, die einzelnen Optionen für eine neue EU-weite Regulierung von Züchtungstechnologien besser zu verstehen. Damit soll der Erfolg von Lebensmittelproduzenten in der EU auf dem Weltmarkt gesichert werden. Prof. Dr. Kai Purnhagen, Professor für Lebensmittelrecht an der Universität Bayreuth, und sein Team raten dazu, sich auf Pflanzeneigenschaften mit Nachhaltigkeitsvorteilen zu konzentrieren. Dies sei „am besten geeignet, um einen Beitrag zum Klimaschutz und zum Übergang zur Klimaneutralität zu leisten und Nachhaltigkeit umgehend in alle lebensmittelrelevanten Politikbereiche zu integrieren“, sagt Purnhagen. Die Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift Nature Plants veröffentlicht. Sie sollen in die aktuelle Diskussion um einen Gesetzentwurf der EU-Kommission einfließen.

Quelle: Uni Bayreuth