Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #16 (2024)

Mykoheterotrophe Pflanzen versorgen sich über einen Pilz-Partner mit Kohlenstoff, nicht über Photosynthese, wie andere Pflanzen. Vollständig mykoheterotroph lebende Pflanzen sind meist klein und werden am Waldboden schnell übersehen. Sie liefern allerdings den entscheidenden Nachweis für die Bedeutung des Wood Wide Web (Mykorrhiza-Netzwerke): Sie besitzen keine grünen Blätter und können somit keine Photosynthese betreiben, weshalb sie sich vollständig auf Kosten der Mykorrhiza-Pilze ernähren. Diese Pilzpartner gehen gleichzeitig eine zweite Partnerschaft mit Waldbäumen ein und können einen Kohlenstoffaustausch zwischen den Pflanzen vermitteln. „Damit belegen die vollständig mykoheterotrophen Pflanzen die Existenz von Mykorrhiza-Netzwerken, an denen mindestens drei Partner – zwei Pflanzen und ein Pilz – beteiligt sind“, sagt Prof. Dr. Gerhard Gebauer von der Universität Bayreuth, der an in Nature Plants erschienenen Studie beteiligt war.  Somit können Mykorrhiza-Netzwerke in Wäldern den Kohlenstofftransfer zwischen Pflanzen unterstützen und stellen dadurch das oben genannte Dogma des Kohlenstoff-gegen-Nährstoff-Transfers in der Symbiose zwischen Pilz und Pflanze infrage.

Quelle: Uni Bayreuth

Auch wenn das EU-Renaturierungsgesetz nach Zustimmung des Parlaments derzeit im Ministerrat feststeckt, sollte Deutschland die Aufgabe der Wiederherstellung der Natur dringend angehen. Der Zustand vieler Ökosysteme in Deutschland hat sich in den letzten Jahrzehnten weiter verschlechtert. Ergänzend zum Schutz der verbliebenen Natur sollte stärker als bisher der Zustand geschädigter Ökosysteme verbessert werden. Dazu gehört es, sowohl die bestehenden Schutzgebiete aufzuwerten als auch mehr landwirtschaftliche Flächen und Wälder naturnäher und zukunftsfähiger zu bewirtschaften.

Quelle: Umweltrat.de

Forschende haben eine neue Indikation für Cnicin, einen Inhaltsstoff des Benediktenkrauts (Cnicus benedictus), entdeckt, das seit Jahrhunderten in Form von Extrakten oder Tees beispielsweise bei Verdauungsbeschwerden verwendet wird: Im Tiermodell sowie mit humanen Zellen zeigten sie, dass Cnicin das Wachstum von Axonen, den Fortsätzen von Nervenzellen, deutlich beschleunigt. Die Studie haben die Forschenden des Zentrums für Pharmakologie der Uniklinik Köln und der Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln in der Zeitschrift Phytomedicine veröffentlicht. Eine erhöhte Regenerationsgeschwindigkeit könnte einen großen Unterschied machen, damit Nervenfasern nach einer Verletzung ihre ursprünglichen Zielgebiete rechtzeitig erreichen, bevor irreversible Funktionsverluste eintreten.

Quelle: Uni Köln

Sechs der größten naturkundlichen Sammlungen in Deutschland haben sich am 16. April zusammengeschlossen. Sie wollen ihre über 140 Millionen Sammlungsobjekte zukünftig für die Wissenschaft digital vernetzen und frei zugänglich machen. Dies soll im Rahmen der Forschungsinfrastruktur Distributed System of Scientific Collections (DiSSCo) erfolgen, die heute bereits über 170 Naturkundemuseen, Botanische Gärten und universitäre Sammlungen aus ganz Europa vernetzt. Der Botanische Garten Berlin an der Freien Universität Berlin, das Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels in Bonn und Hamburg, das Museum für Naturkunde Berlin, die Senckenberg-Gesellschaft für Naturforschung, das Staatliche Museum für Naturkunde Stuttgart sowie die Staatlichen Naturwissenschaftlichen Sammlungen Bayerns bilden ab sofort einen „DiSSCo-Knoten“ für Deutschland. Sie alle sind Mitglieder der Deutschen Naturwissenschaftlichen Forschungssammlungen e. V. (DNFS). Über die DNFS soll der Knoten in Zukunft auch über den Kreis der sechs Gründungsmitglieder hinaus erweitert werden. Wissen über die biologische Vielfalt der Erde zu erlangen, ist eine der wesentlichen Voraussetzungen, um globalen Herausforderungen wie dem Artensterben, dem Klimawandel oder der Ernährung der Weltbevölkerung zu begegnen. Dazu sind belastbare, allgemein zugängliche, verknüpfbare und nachnutzbare Biodiversitätsdaten eine unverzichtbare Grundlage. "[...] sie können Antworten geben auf eine der drängendsten Herausforderungen unserer Zeit, das weltweite Artensterben“, unterstreicht Prof. Dr. Thomas Borsch, Sprecher der DNFS und Direktor des Botanischen Gartens Berlin.

Quelle: Botanischer Garten Berlin und FU Berlin beim idw

Selbst wenn Treibhausgas-Emissionen ab heute drastisch reduziert würden, müsste die Weltwirtschaft aufgrund des Klimawandels bis 2050 bereits mit einem Einkommensverlust von 19 Prozent rechnen, so eine jetzt in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie. Diese Schäden sind sechsmal höher als die Vermeidungskosten zur Begrenzung der globalen Erwärmung auf zwei Grad. Auf der Grundlage von empirischen Daten aus mehr als 1.600 Regionen der letzten 40 Jahre haben Forschende des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) die zukünftigen Auswirkungen veränderter klimatischer Bedingungen auf das Wirtschaftswachstum berechnet.

Quelle: PIK

Polyploide Pflanzen mit mehrfachen Chromosomensätzen sind salztolerant oder dürreresistent und erzielen oft höhere Erträge. Frisch gebildete polyploide Pflanzen sind jedoch oft steril oder nur vermindert fruchtbar und für die Züchtung resistenter Linien ungeeignet. Grund dafür ist, dass bei diesen Pflanzen der Pollenschlauch nicht korrekt wächst und deshalb die Befruchtung nicht stattfindet. Das Pollenschlauchwachstum wird zur Hauptsache von zwei Genen gesteuert, die für die Züchtung von Nutzpflanzen interessant sein könnten. Kirsten Bomblies, ETH-​Professorin für Molekulare Pflanzenevolutionsgenetik, und ihr Team haben nun einen bisher unerkannten Mechanismus für die verminderte Fruchtbarkeit von Polyploiden gefunden und im Fachmagazin Science vorgestellt.

Quelle: ETH Zürich

Palmöl ist ein weitverbreiteter Bestandteil zahlreicher Lebensmittel und Kosmetika. Der Boom des Ölpalmanbaus in Indonesien in den vergangenen Jahrzehnten hat die Lebensbedingungen zahlreicher Landwirte verbessert, dabei aber zum Verlust der biologischen Vielfalt und großflächigen Zerstörung der Regenwälder geführt. Jedoch ist eine Abkehr vom Palmöl mittelfristig nicht zu erwarten – zu vielfältig und wirtschaftlich bedeutsam sind seine zahlreichen Verwendungen. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universitäten Göttingen und Hohenheim hat nun Wege für die Zukunft des Ölpalmanbaus skizziert, die wirtschaftlichen Wohlstand und ökologische Nachhaltigkeit besser in Einklang bringen sollen. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) erschienen.

Quelle: Uni Göttingen

Laut einem Forschungsteam unter der Leitung von Paläontolog*innen der Universität Wien entwickelte sich die für Blütenpflanzen typische netzartige Blattäderung bereits deutlich früher als gedacht, starb aber mehrfach wieder aus. Mithilfe neuer Methoden wurde die fossile Pflanze Furcula granulifer nun als ein solcher Vorreiter identifiziert: Die Blätter dieser Samenfarnart wiesen bereits in der späten Trias (etwa vor 201 Millionen Jahren) die hierarchische, vernetzte Äderung auf. Die Studie erschien aktuell im Fachjournal New Phytologist.

Quelle: Uni Wien

Oft reagieren Organismen auf Stress-Situationen, indem sie ihre Proteinsynthese anpassen. Wie Krankheitserreger in dieses System eingreifen, möchte die Bochumer Arbeitsgruppe Pflanzliche Zellbiologie um Prof. Dr. Suayb Üstün genauer herausfinden. Das Team der Ruhr-Universität Bochum (RUB) untersucht die Frage anhand des pflanzlichen Modellorganismus Arabidopsis thaliana. Die Forschenden erhalten dafür rund 565.000 Euro Förderung von der Boehringer-Ingelheim-Stiftung im Förderprogramm „Rise Up!“. Im Fokus der Untersuchungen stehen sogenannte Processing Bodies. Dabei handelt es sich um Aggregate aus RNA und Proteinen, die in gesunden Pflanzen die Proteinsynthese bei Bedarf hemmen können, die Boten-RNA abbauen oder für die Qualitätskontrolle von Proteinen verantwortlich sind. „Unklar ist allerdings, unter welchen Bedingungen sich Processing Bodies bilden und ob sie von Krankheitserregern ausgenutzt werden können, um die Proteinsynthese zu manipulieren“, sagt Üstün.

Quelle: RUB

Die Reaktion auf anhaltenden oder akuten kurzzeitigen Bormangel ähnelt der Antwort von Raps auf Schädlinge und Infektionen, zeigt eine neue Studie. Einen Bormangel sieht man den betroffenen Pflanzen äußerlich lange nicht an, insbesondere in der Wachstumsphase vor der Blüte. Trotzdem hat dieser schwerwiegende Folgen: Zuerst hemmt der Mangel das Wurzelwachstum, dann verkümmern die Blüten und sterben schließlich vorzeitig ab. Enorme Ertragsverluste können damit verbunden sein. Um die zugrundeliegenden Mechanismen zu verstehen, haben Forschende der Technischen Universität München (TUM), der Universität Bielefeld, und des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) untersucht, welche Gene bei Bormangel und welche bei ausreichender Versorgung aktiv sind. Die Ergebnisse, die in der Zeitschrift Physiologia Plantarum erschienen, legen die Grundlage für die Züchtung von Pflanzen, die besser mit Bormangel umgehen können, und für die Vermeidung von Ertragsverlusten, die durch Bormangel verursacht werden.

Quelle: TUM

Es gibt zwar mehr als 120 Kaffeesorten, aber rund 70 Prozent der weltweiten Kaffeeproduktion gehen auf die Sorte Arabica zurück. Sie verträgt jedoch steigende Temperaturen weniger gut und ist anfälliger für Krankheiten. Außerdem schrumpft durch den Klimawandel die Anbaufläche, auf der Kaffee angebaut werden kann, und die Wasserknappheit führt zu erheblichen Ertragseinbußen. Die Pflanzenforschung ist daher auf der Suche nach neuen Arabica-Sorten. Nun haben Expert*innen ein Arabica-Referenzgenom entwickelt und in einer öffentlich zugänglichen digitalen Datenbank verfügbar gemacht, wie sie in der Zeitschrift Nature Genetics berichten. Beteiligt waren u.a. Forschende von Nestlé, aus Brasilien, Frankreich, den UDS sowie der Uni Leipzig. Ihre Ergebnisse erleichtern die Analyse verschiedener Merkmale der Kaffeesorte, um spezifische Eigenschaften wie bessere Erträge, die Größe der Kaffeekirschen und eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten oder Trockenheit sowie Geschmacks- oder Aromamerkmale zu ermitteln.

Quelle: Uni Leipzig

Forschende haben ein bisher unbekanntes Gen in Cyanobakterien  - auch Blaualgen genannt - entdeckt, das eine zentrale Rolle in der Koordination des Stickstoff- und Kohlenstoffwechsels spielt: Die Cyanobakterien steuern damit indirekt das Wachstum von Mikroorganismen, welche die Photosynthese fördern. Das Gen kodiert ein Protein mit dem Namen NirP1. Dieses wird nur hergestellt, wenn die Zellen einen Mangel an Kohlenstoff relativ zu dem verfügbaren Stickstoff feststellen. „Unsere Arbeit zeigt, dass es vielfältige, bisher nicht bekannte Wechselbeziehungen selbst zwischen den kleinsten Organismen in der Umwelt gibt und dass eine Vielzahl bisher unbekannter Gene dabei eine Rolle spielt“, sagt Prof. Dr. Wolfgang R. Hess. Die Ergebnisse des Teams um den Professor für Genetik an der Universität Freiburg sind in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.

Quelle: Uni Freiburg

Das Klima reguliert das Pflanzenwachstum, aber das Klima wird auch von Pflanzen beeinflusst. Je nach Pflanzenmix haben Ökosysteme sogar einen starken Einfluss auf das Klima in Europa, wie eine Studie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) im Journal Global Change Biology zeigt. Die Forschenden verknüpften Satellitendaten mit rund 50.000 Vegetationsaufnahmen aus ganz Europa. Gut fünf Prozent der regionalen Klimaregulation lassen sich durch die Pflanzenvielfalt vor Ort erklären. Die Analyse zeigt zudem, dass die Effekte von vielen weiteren Faktoren abhängen. Pflanzen beeinflussen das Klima, indem sie Sonnenlicht reflektieren oder durch Verdunstung ihre Umgebung abkühlen.

Quelle: MLU

Fruchtfressende Vögel spielen eine wichtige Rolle in den Waldökosystemen, insbesondere im Atlantischen Regenwald in Brasilien. Wildlebende Vögel können das Kohlenstoffpotenzial in sich regenerierenden tropischen Wäldern um bis zu 38 Prozent erhöhen. Die Erhöhung der Waldbedeckung auf über 40 Prozent kann für den Erfolg von Wiederherstellungsinitiativen entscheidend sein. Das berichten Forschende des Crowther Lab der ETH Zürich in der Zeitschrift Nature Climate Change.

Quelle: ETH Zürich

Die Landwirtschaft steht durch die wachsende Weltbevölkerung, die Auswirkungen des Klimawandels und den Verlust der Biodiversität unter Druck: Die Nahrungsmittelproduktion muss global gesteigert werden, ohne gleichzeitig weiter zu Klima- und Umweltwandel beizutragen. Hierzu sind auch nachhaltige Ernährungsweisen und Konsummuster notwendig. Die Wissenschaftsakademien der G7-Staaten sprechen sich dafür aus, Forschung und Innovationen zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels sowie die Möglichkeit zur Aus- und Weiterbildung weltweit zur Verfügung zu stellen. Dafür sollen geeignete Studiengänge geschaffen und für Forschung und Innovation auch lokales Wissen einbezogen werden. Die S7-Akademien empfehlen den G7-Staaten Investitionen, um die mikrobielle Biodiversität des Bodens zu sichern und zu überwachen, Wasser effektiver aufzufangen, zu nutzen und zu recyclen sowie Saatgut für an Trockenheit angepasste und widerstandsfähige Nutzpflanzen zu entwickeln und weltweit verfügbar zu halten. Der internationale Agrarhandel sollte zudem so strukturiert sein, dass nachhaltig erzeugte Lebensmittel bevorzugt werden. Die Stellungnahme zur Landwirtschaft ist eine der sieben Stellungnahmen, die die Wissenschaftsakademien der G7-Staaten - darunter die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina - heute veröffentlicht haben. Die Akademien rufen die Regierungen der G7-Staaten dazu auf, sich beim diesjährigen G7-Gipfel in Apulien/Italien im Juni mit Themen der Landwirtschaft, der künstlichen Intelligenz, des kulturellen Erbes, der Gesundheit, der nuklearen Rüstungskontrolle und der sozialen Ungleichheit zu befassen.

Quelle: Leopoldina