Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #26 (2025)

Ein bisher unbekanntes Protein spielt eine zentrale Rolle bei der pflanzlichen Reproduktion, zeigen Forschende im Fachmagazin Nature Plants. In der Modellpflanze Arabidopsis thaliana waren bisher lediglich die drei Proteine ZYP1, SCEP1 und SCEP2 als wesentliche Bestandteile des Synaptonemalen Komplexes charakterisiert, einer Art „Reißverschluss“ aus Proteinen, der die homologen Chromosomen miteinander verknüpft und so den Austausch von genetischem Material ermöglicht. Über die Existenz weiterer Proteine sowie deren Rolle bzw. Funktion war nichts bekannt. Das neu entdeckte Protein SCEP3 gehört ebenfalls zu diesem Komplex - und liegt dort genau in der Mitte. „Wir haben herausgefunden, dass SCEP3 ein entscheidendes Bauteil des synaptonemalen Komplexes ist. Es ist evolutionär in Pflanzen konserviert, und ohne SCEP3 kann der Komplex nicht aufgebaut werden“, sagt Dr. Chao Feng vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und Erstautor der Studie. Doch das neu entdeckte Protein spielt nicht nur bei dessen Bildung eine entscheidende Rolle. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass SCEP3 auch maßgeblich die Verteilung und Anzahl der Crossover beeinflusst.“ „Durch ein besseres Verständnis der Steuerung der Crossover können Züchter künftig gezielter neue Sorten mit vorteilhaften Eigenschaften entwickeln. Dies könnte letztlich die Anpassung von Nutzpflanzen an den Klimawandel und ihre Resistenz gegen Krankheiten und Schädlinge verbessern was Ertragssicherheit, aber zudem auch Ertragssteigerungen bedeutet“, erklärt Dr. Stefan Heckmann, Leiter der unabhängigen Arbeitsgruppe „Meiose“ am IPK. 

Künstliche Intelligenz macht es möglich: Drei neue, speziell an das Extremklima des peruanischen Hochlandes angepasste Quinoa-Sorten sind das Ergebnis eines Forschungsprojektes der Universidad Nacional del Altiplano (UNAP) in Peru, der Universität Hohenheim in Stuttgart und des Pflanzenzüchtungsunternehmens KWS SAAT SE & Co. KGaA. Die neuen Sorten vereinen hohe Erträge, kürzere Wachstumszeiten und verbesserte Toleranz gegenüber den widrigen Bedingungen des Klimawandels. Bei einem feierlichen Feldtag auf der Versuchsstation der UNAP in Camacani am Titicacasee wurden sie Ende April 2025 offiziell an Vertreter der beiden traditionellen Bevölkerungsgruppen des Hochlandes übergeben, wie die Hochschule heute meldet. Mit diesem Corporate Social Development Project unterstützt KWS die lokalen Landwirt*innen und gibt das für die Züchtung und die Vermehrung des Saatguts notwendige Know-how direkt weiter. „Es dringend erforderlich Pflanzen zu züchten, die mit geringeren Niederschlagsmengen auskommen, dennoch hohe Erträge liefern und vor allem schneller reifen als herkömmliche Sorten“, erklärt Prof. Dr. Karl Schmid vom Fachgebiet Nutzpflanzenbiodiversität und Züchtungsinformatik der Uni Hohenheim und ergänzt: „Besonders hervorzuheben ist, dass das Saatgut den Landwirt*innen kostenfrei zur Verfügung gestellt wird. Damit wollen wir sicherstellen, dass auch Kleinbauern von den Fortschritten der aktuellen Züchtungsforschung profitieren". 

Ein katalytisch totes Enzym ermöglicht die Bildung von freiem Indol für die pflanzliche Verteidigung und Kommunikation, berichten Forschende im Fachmagazin Nature Chemical Biology Die Indolbiosynthese erfolgt dabei über ein Pseudoenzym: TSB-like ist zwar wesentlich an der Bildung von Indol beteiligt, besitzt jedoch im Gegensatz zu den bei der Katalyse von Indol zu Tryptophan aktiven Enzymen TSB (Tryptophan-Synthase Beta-Untereinheit) und TSA (Tryptophan-Synthase Alpha-Untereinheit) keine eigene Enzymaktivität. TSB-like hat sich höchstwahrscheinlich aus TSB entwickelt und kann von der Tryptophan- zur Indol-Biosynthese umschalten, indem es TSA entführt und aktiviert. Bei Enzymen bedeutet katalytisch tot nicht gleich funktionsunfähig, resümiert Erstautorin Matilde Florean aus der Abteilung Naturstoffbiosynthese vom Planck- Institut für chemische Ökologie (ICE). 

Ein internationales Forscherteam hat die molekularen Mechanismen der posttranslationalen Regulierung des Kinetochor-Proteins KNL2 in Arabidopsis thaliana und dessen zentrale Rolle bei der Zellteilung aufgedeckt. Die Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift The Plant Cell veröffentlicht wurden, geben wichtige Einblicke in die Kinetochor-Biologie bei Pflanzen und haben weitreichende Auswirkungen auf das Verständnis ähnlicher Prozesse bei anderen Arten. Die internationale Studie wurde unter Leitung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) durchgeführt. 

Um sich sowohl gegen Borkenkäfer als auch gegen mikrobielle Krankheitserreger zur Wehr zu setzen, bilden Fichten verschiedene Monoterpene. Die für Borkenkäfer giftige Monoterpene sind nicht dieselben, die Pilzwachstum hemmen. Die im Fachmagazin Functional Ecology erschienene Studie ist die erste, die sowohl Synergieeffekte als auch den Einsatz unterschiedlicher Abwehrstoffe gegen verschiedene Feinde als Erklärung dafür aufzeigt, warum Bäume nicht nur bestimmte Abwehrsubstanzen, sondern Mischungen aus Abwehrstoffen zur Verteidigung verwenden. Das hat die Abteilung Biochemie am Max-Planck-Institut (MPI) für chemische Ökologie herausgefunden. 

Neue Waldreallabore im Harz und in Niederbayern: Für die Wälder der Zukunft stellt sich die bundesdeutsche Wald- und Holzforschung neu auf. Das vom Thünen-Institut und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) koordinierte Verbundvorhaben SURVEY bündelt die Kompetenzen aus Forschung und Praxis. Im Harz und in Niederbayern entstehen aktuell drei sogenannte Waldreallabore – Wälder, in denen unter Echtzeitbedingungen Daten und Erfahrungen gesammelt werden. Ziel ist es, auf repräsentativen Flächen neue Management-Ansätze für die stark geschädigten und anfälligen Fichtenstandorte in den deutschen Mittelgebirgen zu entwickeln und den natürlichen Klimaschutz in den Waldökosystemen zu optimieren. Die in den Reallaboren erhobenen Daten werden mittels Fernerkundung und Modellen synthetisiert, regionalisiert und projiziert sowie eine langfristige deutschlandweite Umsetzung der Vorgehensweise erprobt.

Agroforstsysteme, Waldgärten oder genomeditierte Pflanzen: Seit Mai präsentiert die Ausstellung „Superland“ vor dem Futurium in Berlin Lösungsansätze für eine nachhaltige Landwirtschaft der Zukunft. „Superland“ lädt ein zum Staunen, Riechen, Fühlen – und zum Nachdenken über die Landwirtschaft und Landnutzung von morgen. In Ausstellung, Lab und Veranstaltungen zeigt das Futurium im Rahmen des Themenschwerpunkts „Zukunftsfelder“ technologische, soziale und aus der Natur abgeleitete Ansätze – von künstlicher Intelligenz im Ackerbau über Indoor Farming bis hin zu Agroforst-Methoden. „Superland“ verbindet Kunst und Wissenschaft; ist aber vor allem eine Bühne, auf der die vielseitigen innovativen Lösungsansätze für eine nachhaltige Landwirtschaft erlebbar werden.