Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #10 (2025)

In arktischen Fjorden erhöht Gletscherschmelze, die durch den Klimawandel verursacht wird, den Schwermetallgehalt und verändert das Mikrobiom von lebensraumbildenden Braunalgen. Das haben Forschende der Universität Bremen herausgefunden und in Scientific Reports veröffentlicht. Da Algen die Grundlage des Nahrungsnetzes bilden, kann dies kaskadenartige ökologische und auch wirtschaftliche Folgen haben.

Chlorhaltige Chemikalien sind aus unserem Alltag nicht wegzudenken. Allerdings ist die Chlorierung, also der Einbau von Chlor in Verbindungen, schwierig und oft eine Belastung für Mensch und Umwelt, aber kaum zu ersetzen. Ein Team um die Chemikerin Tanja Gulder von der Universität des Saarlandes hat nun eine Entdeckung gemacht, die der umweltverträglichen Chlorierung von chemischen Verbindungen, wie z.B. Kunststoffen oder Arzneistoffen, den Weg bereiten könnte – dank der Blaualge. Ihre Methode wurde im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht.

Wie Pflanzen Partnerschaften mit Pilzen steuern, hben Forschende entschlüsselt und sich dabei folgende Fragen gestellt: Wie entstehen Symbiosen zwischen Pflanzen und Pilzen? Wie entscheiden Pflanzen, ob sie eine Partnerschaft mit Pilzen eingehen oder nicht? Das Team um Professorin Dr. Caroline Gutjahr, Direktorin am Max-Planck-Institut (MPI) für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam, bringt mit neuen Erkenntnissen Licht in die unterirdische Partnerbeziehung von Pflanzen, genauer was mit einer Symbiose passiert, wenn die Pflanze Stresshormone produziert. "Endlich wissen wir, was passiert, wenn sich Pflanzen für oder durch Ethylenbildung gegen diese Partnerschaft entscheiden,“ sagt Gutjahr.
Entgegen der gängigen Vermutung löst Ethylen keine Abwehr durch das pflanzliche Immunsystem gegen den Pilz aus, sondern kurbelt die Ansammlung eines zentralen Steuerungsproteins an, genannt SMAX1. Die im Fachjournal Nature Communications erschienenen Ergebnisse könnte zu einer neuen Landwirtschaft beitragen, in der Pflanzen und Pilze gemeinsam betrachtet werden.

Wie haben frühe Landpflanzen die Herausforderungen ihrer neuen Umgebung gemeistert? Und wie haben Pflanzen es geschafft, trotz der Stressoren an Land eine immense Artenvielfalt zu entwickeln? Dazu haben Forschende unter Leitung der Universität Göttingen neue Erkenntnisse gewonnen: Sie verglichen Algen und Landpflanzen, die 600 Millionen Jahre unabhängiger Evolution durchlaufen haben, und entdeckten genetisch ähnliche Stressreaktionen. Dazu hatten die Forschenden Hunderte Proben von Moos- und Algenkulturen genutzt, die Umweltstressoren ausgesetzt waren. Mit Hilfe fortschrittlicher bioinformatischer Methoden erhielten sie ein umfassendes Bild davon, wie die Organismen über einen Zeitraum von mehreren Stunden auf die Herausforderungen dynamisch reagierten. Weitere Analysen offenbarten ein gemeinsames Netzwerk der Genregulation, also ähnliche genetische Mechanismen zur Steuerung der Genaktivität. Die Ergebnisse hat das Team um Tim Rieseberg und Prof. Dr. Jan de Vries in einem umfassenden Datensatz festgehalten und in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Keimen oder nicht keimen? Bei Pflanzen entscheidet der richtige Zeitpunkt, ihren Lebenszyklus zu beginnen, über ihre Wachstumschancen. Die molekularen Mechanismen, die die Aufhebung der winterlichen Samenruhe steuern, sind bislang wenig erforscht. Ein Team unter der Leitung von Dr. Guillaume Née und Prof. Dr. Iris Finkemeier am Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen der Universität Münster hat nun gezeigt, wie eine zentrale evolutionäre Anpassung es Samen ermöglicht, den Zeitpunkt der Keimung präzise zu regulieren. Dabei gelingt es den Samen zu keimen und gleichzeitig umweltbedingten Stress zu tolerieren, also ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber ungünstigen Bedingungen zu erhalten. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Transposone, springende Gene, sind eine Gefahr für das Genom. Deshalb verhindern im Pflanzen im Gegenzug, dass springende Gene mobil werden und sich erneut in das Genom einfügen. Spirodela polyrhiza, der älteste Vertreter der Wasserlinsengewächse, nutzt einen bisher wenig untersuchten epigenetischen Mechanismus zur Markierung von „alten“ Transposonen ohne DNA-Methylierung, wie Forschende aus der Gruppe von Arturo Marí-Ordóñez am Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in einer neuen Studie zeigen, die in Genome Research veröffentlicht wurde.

Erstmals haben Forschende eine umfassende globale Analyse von Oasen erstellt, denn ökologisch betrachtet sind Oasen ‚Hotspots‘ der Biodiversität. Sie stellen isolierte Rückzugsorte für zahlreiche Pflanzen- und Tierarten sowie vielfältige Nutzpflanzen dar. Basierend auf 1.657 Forschungsarbeiten wurden 1.344 Oasen in 30 Ländern identifiziert, die allein in Asien und Nordafrika rund 400 Millionen Menschen eine Lebensgrundlage bieten. Trotz ihrer ökologischen und kulturellen Relevanz sind weniger als 0,5 Prozent dieser Areale geschützt, obwohl zahlreiche dort beheimatete Tierarten bedroht sind. Die Forschenden fordern, Oasen im globalen Naturschutz, insbesondere im Rahmen des „30 × 30“-Ziels, zu berücksichtigen. Sie betonen die Notwendigkeit einer nachhaltigen Bewirtschaftung unter Einbeziehung lokaler und indigener Gemeinschaften. Die Studie haben die Forschenden u.a. der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung im Fachjournal PeerJ veröffentlicht.

Der Süden Sachsen-Anhalts soll sich zur Modellregion für nachhaltige Bioökonomie entwickeln. Dieses Ziel verfolgt das Verbundvorhaben "Digitalisierung pflanzlicher Wertschöpfungsketten" (DiP), das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Strukturwandels in zwei Runden mit bis zu 105 Millionen Euro gefördert wird. Über den Stand der 19 Projekte der ersten Förderphase informierten sich Sachsen-Anhalts Wissenschaftsminister Prof. Dr. Armin Willingmann und BMBF-Staatssekretär Dr. Karl-Eugen Huthmacher heute bei der Auftaktveranstaltung. Die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) koordiniert das Vorhaben mit über 40 Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft.

Was bedeutet eine Wirtschaft ohne fossile Rohstoffe wie Öl und Gas? Die logische Antwort ist, dass wir Wertschöpfung nahezu ausschließlich mit nachwachsenden Ressourcen schaffen müssen. Diese sogenannte Bioökonomie stellt uns lokal bis weltweit vor große Herausforderungen. Forschende des Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie aus Potsdam (ATP-Potsdam) veröffentlichten kürzlich ein Review im Biofuel Research Journal, das gängige Modelle der Bioökonomie zu einem umfassenden Konzept vereint. Sie beschreiben darin, wie eine zirkuläre und nachhaltige Bioökonomie innerhalb der planetaren Grenzen aussehen könnte. Ein wesentlicher Teil dieser Vision sind smarte, integrierte Bioraffinerien.

Innovation und Wertschöpfung basieren auf Bildung und Spitzenforschung. Um Deutschlands führende Rolle in der Wissenschaft zu sichern, muss die neue Bundesregierung zum einen eine verlässliche Finanzierung gewährleisten und die institutionelle Autonomie und Wissenschaftsfreiheit wahren und zum anderen die Rahmenbedingungen für Forschung schnell an die Herausforderungen des globalen Wettbewerbs anpassen. Nur so lassen sich bahnbrechende Erkenntnisse gewinnen, technologische Durchbrüche erzielen und innovative Lösungen für den gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und sozialen Fortschritt entwickeln. Die Max-Planck-Gesellschaft fordert daher die rasche Umsetzung dieses 10-Punkte-Plans:

1. Ein Bundesministerium für Forschung, Innovation und Transformation (BMFIT) schaffen
2. Eine wissenschaftliche Chefberatung (Chief Scientific Advisor) einsetzen
3. Überregulierung umgehend abschaffen
4. In Forschung und Infrastruktur investieren
5. Für eine starke europäische Forschungspolitik eintreten
6. Bedingungen für Talentgewinnung und Karriereentwicklung verbessern
7. Ein Tierversuchsgesetz einführen
8. Das Forschungsdatengesetz verabschieden
9. Forschungspartnerschaften in Mittel- und Osteuropa stärken
10. Diskurs und Wissenschaftskommunikation schützen