Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #36 (2024)

Ein interdisziplinäres Team hat erfolgreich eine Forschungsprojekt-Förderung durch das renommierte Joint Genome Institute des Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL), Department of Energy der USA zur Entschlüsselung des Erbguts der Algensammlung der Universität Duisburg-Essen (UDE) eingeworben. Die Algensammlung der UDE ist mit mehr als 7.000 Stämmen eine der größten ihrer Art weltweit. Die Forschenden von Forschenden der UDE und der Westfälischen Hochschule erhoffen sich durch die Entschlüsselung der DNA der Algen neue Erkenntnisse über die Evolution, die Symbiose mit Bakterien und Viren sowie ihrer Rolle im Ökosystem zu gewinnen, zumal in der Sammlung Algen und Algenfamilien sind, deren genetische Information noch unbekannt ist. „Mit der Entschlüsselung des Erbguts können wir Marker etablieren, um die Algen und ihren Beitrag in Ökosystemen leichter zu entschlüsseln. Wir erhalten Zugang zu der genetischen Information, die zur Erstellung wichtiger Bioprodukte erforderlich ist. Genau da setzt unser neues Projekt „Genomic perspective on carbon and nitrogen cycling by algae and their symbiotic partners“ an,“ sagt Alexander Probst, der das Team von sieben Wissenschaftler:innen aus drei Fakultäten der UDE und der Westfälischen Hochschule zusammen mit Dr. André Soares leitet.

Quelle: UDE

Es waren die Bilder des Sommers 2022: Tonnenweise trieben tote Fische, Muscheln und Schnecken auf der Oder. Bald war klar, was als Auslöser der Umweltkatastrophe galt: Eine Mischung aus überhöhtem Salzgehalt, hohen Wassertemperaturen, niedrigem Wasserstand und zu hohen Nährstoffeinträgen und Abwasser löste eine Blüte der Brackwasseralge Prymnesium parvum aus, deren Algentoxin Prymnesin auf Organismen tödlich wirkt. Ein vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) koordiniertes Wissenschaftsteam sammelte damals Wasserproben und analysierte sie. Das Ergebnis: Hohe Konzentrationen organischer Mikroschadstoffe haben die tödlichen Auswirkungen von Prymnesin verstärkt, schreiben die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature Water.

Quelle: UFZ

Die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) wird vom 15. bis zum 19. September 2024 zum Hotspot der Pflanzenforschung. Mehr als 600 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Deutschland und der ganzen Welt treffen sich hier zur Botanik-Tagung der Deutschen Botanischen Gesellschaft (DBG). Die übergeordnete Frage ist, wie sich Pflanzen auf die Herausforderungen des Klimawandels vorbereiten lassen. Die Vorträge decken das komplette Spektrum der Forschung an Pflanzen ab: von der Bedeutung einzelner Moleküle im pflanzlichen Stoffwechsel bis zur Biodiversität in komplexen Ökosystemen. Warum Pflanzenforschung relevant ist, erläutert Konferenzorganisator Prof. Dr. Edgar Peiter in der Meldung der MLU.

Quelle: MLU

Der Europäische Forschungsrat (ERC) hat heute die Vergabe von 494 Starting Grants an junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in ganz Europa bekannt gegeben. Prof. Dr. Hannah Schneider vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) ist eine der Geförderten, die im Zeitraum 2024 - 2029 1,5 Millionen Euro für ihre Forschung erhält. Die Leiterin der IPK-Forschungsgruppe Genetik und Physiologie der Wurzelentwicklung will den Starting Grant für ihr FATE-Projekt nutzen, in dem es um die Erforschung der Wurzelrinde geht. Das FATE-Projekt analysiert die Wurzelrinde, die eine Schlüsselrolle für das Wachstum und die Funktion der Pflanze spielt. Das Projekt zielt darauf ab, die Wurzeln von Nutzpflanzen so zu verändern, dass sie den Boden besser erkunden und Ressourcen besser aufnehmen und nutzen können. „Dies wird für die Landwirtschaft weltweit von großem Nutzen sein, da Nährstoffmangel eine große Herausforderung für das Pflanzenwachstum darstellt und mit dem Klimawandel noch kritischer werden wird“, betont Prof. Dr. Hannah Schneider.

Quelle: IPK (pdf)

Pflanzenwissenschaftler Professor Dr. Markus Stetter ist vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit je einem Starting Grant ausgezeichnet worden, der exzellente Nachwuchswissenschaftler*innen für die Dauer von fünf Jahren mit bis zu 1,5 Millionen Euro fördert. Stetter forscht am Institut für Pflanzenwissenschaften der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität zu Köln und ist Mitglied des Exzellenzclusters CEPLAS. Er erhält den ERC Starting Grant für das Projekt Reconstruction of Specialized Metabolite Evolution Through Molecular Switches (ROSE). Wie ein neuer Stoffwechselweg in Pflanzen integriert wird und im Laufer der Evolution sogar einen bestehenden ersetzen kann, ist noch unbekannt. Stetter und sein Team werden im Rahmen von ROSE die Evolution von Metaboliten – also Produkten von Stoffwechselvorgängen – erforschen und so ein besseres Verständnis der Verbindung zwischen neuen Inhaltsstoffen von Pflanzen und den regulatorischen Netzwerken, die das Zusammenspiel von Genen und Merkmalen verknüpfen, fördern. Konkret stehen Farbstoffe im Fokus: zum einen Anthocyanpigmente, rote Farbstoffe, die etwa Blutorangen oder Kirschen ihre dunkle Farbe verleihen, und zum anderen Betalainpigmente, wie wir sie aus der roten Beete kennen. Obwohl die beiden Stoffe farblich ähnlich aussehen, sind sie chemisch sehr verschieden. Erstaunlicherweise wurde noch keine Pflanze gefunden, die beide Pigmente beinhaltet. „Durch den ERC Grant können wir ganz neue Wege der Evolution verstehen und hoffentlich einen Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit leisten“, sagt Stetter.

Quelle: Uni Köln

Dr. Kin Pan Chung, bis vor Kurzem Mitarbeiter vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) in Potsdam, erhält einen Starting Grant des European Research Council (ERC) in Höhe von 1,5 Millionen Euro für das Projekt „CytoInP“, welches die zytoplasmatische Vererbung bei Pflanzen erforscht. Die prestigeträchtige Förderung ermöglicht es Dr. Chung, sein neu gegründetes Team an der Wageningen University & Research (WUR) in den Niederlanden zu erweitern, wo er dieses ehrgeizige Vorhaben verwirklichen wird.

Quelle: MPI-MP

Für das Projekt FRIENEMIES zum Wandel eines Schädlings zum Nützling im Kontext der Pflanzenevolution erhält Juniorprofessorin Isabel Monte vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen der Universität Tübingen einen Starting Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC). Das Projekt baut auf einer zufälligen eigenen Entdeckung auf: Der Pilz Trichoderma, der schon länger im Nutzpflanzenbau in der biologischen Schädlingsbekämpfung zur Förderung des Wachstums, der Widerstandsfähigkeit und Stresstoleranz bei Blütenpflanzen eingesetzt wird, kann auf Moose und Farne, sogenannte Sporenpflanzen, eine völlig gegenteilige, schädliche bis tödliche Wirkung haben. Trichodermas Wandlung vom Schädling zum Nützling will sie in ihrem Projekt When your enemy becomes your friend: Evolution of the interaction between fungi and land plants (FRIENEMIES) auf molekularer Ebene auf den Grund gehen. Das Projekt wird über einen Zeitraum von fünf Jahren mit insgesamt 1,5 Millionen Euro gefördert.

Quelle: Uni Tübingen

Um die Zeitmessung in Zellen zu verstehen erhält Assistant Professor Alicia Michael vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) einen Starting Grant des European Research Council (ERC) in Höhe von 1,5 Millionen Euro. Sie weill herausfinden, was Säugetiere und Algen gemeinsam haben und im Projekt „ChromaChrono“ die zirkadianen Rhythmen als ‚Linse‘ zur Untersuchung der Genregulierung nutzen, also wie Gene an- und ausgeschaltet werden. In Michaels Projekt werden mehrere eukaryotische Organismen untersucht. Neben Mäusen und Menschen wieder dabei sein wird auch ‚Chlamy‘ (Chlamydomas reinhardtii), eine einzellige Alge mit starken zeitlich-gesteuerten Rhythmen.

Quelle: ISTA

Auch bei extrem niedrigem Lichteinfall kann Photosynthese in der Natur stattfinden, zeigt eine Studie, die die Entwicklung von arktischen Mikroalgen zum Ende der Polarnacht untersucht hat. Die Messungen fanden im Rahmen der MOSAiC-Expedition statt und ergaben, dass Mikroalgen in der Arktis schon Ende März durch Photosynthese Biomasse aufbauen. Zu diesem Zeitpunkt steht die Sonne kaum über dem Horizont, sodass es im Lebensraum der Mikroalgen noch nahezu komplett dunkel ist. Die Ergebnisse der Nature Communications-Studie zeigen, dass Photosynthese im Ozean unter viel niedrigeren Lichtbedingungen möglich ist und damit auch bis in viel größere Tiefe stattfinden kann als bisher angenommen. Die Forscherinnen und Forscher nutzten für ihre Arbeit Messdaten des internationalen MOSAiC-Forschungsprojekts, bei dem sich die Expeditionsteilnehmende 2019 für ein Jahr in der zentralen Arktis einfrieren ließen, um den Jahresgang des arktischen Klima- und Ökosystems zu untersuchen. Der Fokus des Teams um Dr. Clara Hoppe vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) lag dabei auf der Untersuchung von Phytoplankton und Eisalgen (siehe auch: Eisalge Melosira arctica – Gewinnerin oder Verliererin des Klimawandels?).

Quelle: AWI

In einer besonderen Versuchsanlage testet ein Team der TU Berlin Vegetationsmischungen für die Bepflanzung von Verdunstungsbeeten. Die Beete und die Pflanzen Hohes Pfeifengras, Zottiges Silberglöckchen, Balkan-Wolfsmilch, Hohes und Kleines Mädesüß, Gefleckter Wasserdost, Dreimasterblume und Färberginster – sie alle sind wichtige Akteure in einem Projekt, das zum Ziel hat, das erste Quartier in Berlin nach dem Schwammstadtprinzip zu entwickeln. Mitte August wurden diese heimischen und nichtheimischen Stauden, Gräser und Kleinsträucher in sechs  Verdunstungsbeeten durch Mitarbeitende und Studierende des TU-Fachgebiets Vegetationstechnik und Pflanzenverwendung unter Leitung des wissenschaftlichen Mitarbeiters Leonard Heß gepflanzt. In den Verdunstungsbeeten braucht es deshalb Pflanzen, die genau mit diesen Bedingungen klarkommen: mit Hitze, Trockenheit und Starkregen. Für die Auswahl der Pflanzen orientierte sich Leonard Heß an der Zusammensetzung heimischer Freiland-Ökosysteme, die stark von schwankenden Wasserspiegeln beeinflusst sind. Bis Ende 2027 werden die Forschenden untersuchen, welche der beiden eigens für die Verdunstungsbeete zusammengestellten Vegetationsmischungen in dem städtischen Umfeld besser zurechtkommt.

Quelle: TU Berlin

In Schweizer Städten gibt es mehr als 1300 Baumarten, während dortige Wälder nur 76 beherbergen, zeigt eine Studie der Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL). Damit finden eingeschleppte Waldschädlinge oder -krankheiten in Städten auch wesentlich mehr potenzielle Wirte – und könnten sich von dort in die Wälder ausbreiten. Die Ergebnisse sind im Fachmagazin Landscape and Urban Planning veröffentlicht.

Quelle: WSL

Die neue EU-Verordnung European Deforestation Regulation – EUDR soll verhindern, dass in der EU gehandelte Waren zur fortschreitenden Entwaldung beitragen. Wer ein Holzprodukt in den EU-Markt einbringt, muss dokumentieren, welche Holzarten zur Herstellung verwendet wurden, und dessen legale Herkunft belegen. Schon die erste Überprüfung der deklarierten Holzart ist keine leichte Aufgabe. So muss etwa Papier zeitaufwändig untersucht werden. Eine KI-Analysesoftware zur Holzartenbestimmung soll diesen Prozess künftig vereinfachen und beschleunigen. Entwickelt wird das neue automatisierte Bilderkennungssystem zur Holzartenbestimmung gemeinsam von Forschenden des Fraunhofer ITWM und des Thünen-Instituts für Holzforschung in Hamburg mittels Machine Learning im Projekt KI_Wood-ID. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft BMEL gefördert.

Quelle: Fraunhofer