Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #22 (2025)

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet zur weiteren Stärkung der Spitzenforschung an den Hochschulen 13 neue Sonderforschungsbereiche (SFB) ein, wie vom zuständigen Bewilligungsausschuss in Bonn beschlossen. Diese werden ab Oktober 2025 zunächst für drei Jahre und neun Monate gefördert. Die Begutachtungen von 24 Fortsetzungsanträgen wurden aufgrund der Exzellenzstrategie verschoben; sie erhalten zunächst eine Überbrückungsfinanzierung und werden in der nächsten Sitzung des Ausschusses im November 2025 verhandelt. Zu den neuen SFBs bzw. Transregio (TRR), welche von mehreren antragstellenden Hochschulen gemeinsam getragen werden, zählt auch der TRR "Kohlenstoffsequestrierung in Å-Auflösung - CONCENTRATE“, der die Komplexität der Glykanbindung im Ozean untersuchen will. Der Fokus liegt auf dem Transport von Polysacchariden, C-Sequestration, und der Interaktion zwischen den zuckerproduzierenden Algen mit Bakterien und Pilzen. „Wir wollen verstehen, welche biotischen und abiotischen Mechanismen die Stabilität von Glykanen beeinflussen und wie sich diese Prozesse zeitlich und räumlich im Ozean abspielen“, erklärt der Sprecher Prof. Dr. Thomas Schweder, Professor für Pharmazeutische Biotechnologie an der Universität Greifswald. „Langfristig zielt der TRR 420 darauf ab, mechanistisch zu verstehen, weshalb Zuckerstrukturen aus Algen zur Kohlenstoffspeicherung beitragen“, ergänzt Co-Sprecher Prof. Dr. Jan-Hendrik Hehemann, Leiter der Forschungsgruppe Glykobiochemie der Universität Bremen.

Potenzial für resilientere Pflanzen sehen Forschende in ihrer Studie zur molekularen Steuerung pflanzlicher Genaktivität. Wie sie im Fachjournal New Phytologist berichten, übernimmt das pflanzenspezifische Splicing-Protein At-RS31 eine Schlüsselrolle in dem Balanceakt, um zwischen Wachstum und der Anpassung an ungünstige Umweltbedingungen abzuwägen. At-RS31 reguliert durch alternatives Splicing gezielt Wachstums- und Stressantworten. Dazu hatten die Forschenden hochauflösende Methoden wie iCLIP und RNAcompete genutzt, um die exakten Bindestellen des Proteins im Erbgut der Modellpflanze Arabidopsis thaliana zu kartieren. Das Ergebnis: At-RS31 bindet an über 1.400 Gene – darunter viele, die das Wachstum über den sogenannten TOR-Signalweg regulieren und solche, die an Stressantworten über das Phytohormon Abscisinsäure (ABA) beteiligt sind. Die Studie verdeutlicht, wie wichtig alternatives Splicing für die Anpassungsfähigkeit von Pflanzen ist. Anders als bisher angenommen, fungieren Serin/Arginin-reiche Proteine wie At-RS31 nicht nur als technische Helfer des Splice-Vorgangs, sondern als aktive Regulatoren komplexer Genprogramme. Für die iCLIP2-Methode (individual nucleotide resolution crosslinking and immunoprecipitation) wurde Martin Lewinski vergangenes Jahr den Horst-Wiehe-Förderpreis unserer Deutschen Botanischen Gesellschaft ausgezeichnet. 

Ein neues Konzept von kinetischen Modulen in biochemischen Netzwerken könnte das Verständnis darüber revolutionieren, wie diese Netzwerke funktionieren. Biochemische Netzwerke sind die zentralen Recheneinheiten einer Zelle, die es ihr ermöglichen, Signale zu verarbeiten und Moleküle in Bausteine umzuwandeln, welche die Zellfunktionen unterstützen. Forschenden der Universität Potsdam und des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie in Golm gelang es nun, die Struktur und Dynamik von biochemischen Netzwerken durch kinetische Module miteinander zu verknüpfen und damit eine seit drei Jahrzehnten offene systembiologische Frage zu klären. Mit einem neuen Konzept kinetischer Module, das auf der kinetischen Kopplung von Reaktionsraten beruht, analysierte das Team 34 Stoffwechselnetzwerkmodelle von 26 unterschiedlichen Organismen, darunter beispielsweise die Modell-Pflanze Arabidopsis thaliana, das Modell-Bakterium Escherichia coli und der Modell-Hefepilz Saccharomyces cerevisiae. Ihre Ergebnisse haben die Forschenden im Fachjournal Science Advances veröffentlicht. 

Eine alte Anbaumethode erlebt ihr Comeback: die Agroforstwirtschaft. Die Kombination aus Bäumen und Sträuchern mit Ackerbau und Weidewirtschaft auf einer Fläche fördert nicht nur die Biodiversität. Sie macht auch landwirtschaftliche Systeme robuster gegen Klimarisiken. Besonders in den Tropen und Subtropen ist diese Methode längst etabliert. Eine Langzeitstudie der Universität Hohenheim in Stuttgart zeigt jetzt: Auch in gemäßigten Klimazonen können Gehölzreihen Ackererträge stabilisieren – selbst bei schwankender Verfügbarkeit von Wasser. Entscheidend ist dabei das richtige Zusammenspiel von Baumart, Abstand der Baumreihen, Bodenbeschaffenheit und klimatischen Bedingungen. Nachzulesen sind die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Agronomy for Sustainable Development. 

Die Reparatur von Doppelstrangbrüchen (DSBs) in der Kern-DNA stellen einen wirksamen Schutz gegen die Integration fremder DNA aus Chloroplasten dar – ein Phänomen, das zwar für die Evolution wichtig ist, aber das Genom stark destabilisieren kann. Die Studie im Fachmagazin Nature Plants zeigt somit eine entscheidende Rolle der schnellen DNA-Reparatur für die Aufrechterhaltung der Genomstabilität. Die Erkenntnisse der Forschenden des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam (MPI-MP) erweitert unser Wissen über die Evolution pflanzlicher Genome und ist zugleich für die Medizin von Bedeutung. 

Wälder haben immer eine positive gesundheitliche Wirkung auf Menschen – wie stark diese ausfällt, hängt aber unter anderem von der Waldstruktur und der Artenvielfalt ab. Das zeigt eine Studie des internationalen Forschungsprojekts Dr. Forest, das von der Universität Freiburg koordiniert wurde. Die Ergebnisse sind im Fachmagazin Nature Sustainability erschienen. Die Studie bietet politischen Entscheidungsträger*innen und Waldbewirtschaftenden konkrete Strategien für die Gestaltung von Wäldern, die auf die unterschiedlichen Gesundheitsbedürfnisse verschiedener Regionen abgestimmt sind.