Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #34 (2025)

Den Mechanismus wie Arabidopsis-Pflanzen Aminosäuren in ihrem Organismus verteilen und die Klasse der dafür eingesetzten Transportproteine haben Forschende in der Fachzeitschrift Nature Plants geschildert. Die Forschungsgruppe um Prof. Dr. Andreas P. M. Weber vom Institut für Biochemie der Pflanzen der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat darin einer Klasse von Transportproteinen namens RETICULATA1 (kurz RE1) die Funktion zuordnen können, dass sie Aminosäuren durch die Hüllmembran von Chloroplasten transportiert. So werden sie innerhalb der Pflanze ausgetauscht. „Die molekulare Funktion von RE1 war jahrzehntelang ein Rätsel" sagt Weber. "Es war aber bekannt, dass die Blätter der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) auffällig wachsen, wenn das zugehörige Gen mutiert ist. Wir zeigen nun, dass RE1 ein spezialisierter Transporter für basische Aminosäuren wie Arginin, Citrullin, Ornithin und Lysin ist.“ Und Erstautorin Dr. Franziska Kuhnert ergänzt: "Fehlt RE1 und sein engster Verwandten RER1 vollständig, ist dies für die Pflanze sogar tödlich. Dies unterstreicht die essenzielle Rolle dieser Proteine.“ Darüber hinaus konnte das Forschungsteam zeigen, dass die Biosynthese basischer Aminosäuren reduziert und das Gleichgewicht der Aminosäurepools zwischen Plastiden und Zytosol – der Flüssigkeit innerhalb der Zellen – beeinträchtigt ist, wenn RE1 fehlt.

Tomatenpflanzen verfügen über ein ausgeklügeltes System, um sich gegen Fressfeinde zu verteidigen: Das Signalpeptid Systemin löst in der Pflanze eine Kaskade von Abwehrreaktionen aus. Ein Forschungsteam der Universität Tübingen und der Universität Hohenheim in Stuttgart hat nun gezeigt, dass Tomatenpflanzen über einen bislang unentdeckten natürlichen Gegenspieler namens antiSys verfügen. Er verhindert, dass das Abwehrsystem überreagiert, was negative Folgen für das normale Wachstum und die Vermehrung der Pflanze nach sich ziehen würde. Diese Entdeckung erweitert das Verständnis der pflanzlichen Immunität und zeigt, dass nicht nur Abwehrsignale, sondern auch deren natürliche Gegenspieler entscheidend für das Gleichgewicht zwischen Wachstum und Schutz sind. Die Studie des Teams um Professor Andreas Schaller aus Hohenheim ist Ergebnis einer Kooperation im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1101 „Molekulare Kodierung von Spezifität in pflanzlichen Prozessen“. Nachzulesen sind die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Cell. 

Eine neue Studie zeigt globale Verschiebungen in der Altersstruktur der Wälder und deren Folgen für die weltweite Kohlenstoffspeicherung. In vielen tropischen Regionen ist aufgrund von Störungen wie Bränden und Abholzung eine Verjüngung der Wälder zu beobachten. Junge Wälder wachsen zwar schnell und können CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen, speichern aber viel weniger Kohlenstoff als ältere Wälder. So verringert sich durch die Verjüngung alter, kohlenstoffreicher Wälder bereits jetzt die Kohlenstoffspeicherung der Wälder. Die Studie von Erstautor Simon Besnard vom GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung wurde in Nature Ecology and Evolution veröffentlicht.

Für das Jahr Haushaltsjahr 2026 sieht der Regierungsentwurf für das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt Ausgaben in Höhe von 21,3 Milliarden Euro vor. Das sind rund 1,1 Milliarden Euro weniger als im Entwurf für den Haushalt 2025, berichtet der Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland (VBIO). Als Einnahmen seien im Einzelplan 30 wie im Vorjahr 51,3 Millionen Euro vorgesehen.

Ein Forschungsteam aus dem Institut für Biodiversität, Ökologie und Evolution der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat einen frei zugänglichen und unkomplizierten Selbsttest entwickelt, mit dem Gartenbesitzerinnen und -besitzer die ökologische Qualität ihres Gartens einschätzen und gezielt verbessern können. Ihren Gartenbiodiversitäts-Index haben die Forschenden im Journal Landscape and Urban Planning beschrieben. Der Partner NABU stellt den deutschsprachigen Selbsttest zur Verfügung. 

In einer großangelegten multinationalen Studie mit über 400.000 Frauen und Männern im Alter von 37 bis 70 Jahren aus sechs europäischen Ländern haben Forscher*innen der Universität Wien in Zusammenarbeit mit der Internationalen Agentur für Krebsforschung (IARC, Frankreich) und der Kyung Hee Universität (Südkorea) Ernährungsgewohnheiten und Krankheitsverläufe untersucht. Die groß angelegte Datenauswertung zeigt, dass eine pflanzenbasierte Ernährung mit einem reduzierten Risiko für Multimorbidität bedingt durch Krebs und kardiometabolischen Erkrankungen verbunden ist. Die Studie ist aktuell im Fachmagazin The Lancet Healthy Longevity erschienen.

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Hamburg hat im subsaharischen Afrika eine Wüstenausbreitung in einem dort nie zuvor beobachteten Ausmaß dokumentiert. Diese bedroht das südafrikanische Richtersveld, einen global bedeutenden Hotspot der Artenvielfalt mit vielen nur dort vorkommenden Pflanzen. Dies haben ein Botaniker und ein Bodenkundler der Universität Hamburg gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Südafrika und Namibia anhand von Daten festgestellt, die bis zu 45 Jahre zurückreichen. So lange überwachen sie das Gebiet bereits, das mit 10.000 Quadratkilometern etwa halb so groß wie Hessen ist. Dazu haben die Forschenden die Zusammensetzung und Menge von Pflanzenarten auf festgelegten Monitoring-Flächen in regelmäßigen Abständen analysiert, Zeitreihen von Satellitenbildern ausgewertet – und in diesem Jahr Fotos nachgestellt, die 1914 aufgenommen wurden. Die Studie erschien im Fachjournal Journal of Arid Environments. 

Eine neue Methode hilft, den Gesundheitszustand von Pflanzen weltweit zu erfassen. Basierend auf Satellitenbildern errechnet die Methode mithilfe hybrider Intelligenz wöchentlich zuverlässige Daten. Damit schafft die Methode nicht nur die Grundlage für weitere Forschung, sondern auch für die Planung in Landwirtschaft und Klimaadaption. Dazu nutzt das Modell Satellitenbilder, um den Chlorophyllgehalt in der obersten Schicht einer Pflanzengemeinschaft zu schätzen. Der Chlorophyllgehalt ist wiederum ein Indikator für die Pflanzengesundheit, da Chlorophyll das zentrale Molekül der Photosynthese einer Pflanze ist. „Wir können beobachten, wie die Pflanzen auf unterschiedliche Bedingungen reagieren, beispielsweise auf Schwankungen aufgrund des Klimawandels“, erklärt Prof. Kang Yu der Professur für Präzisionslandwirtschaft an der Technischen Universität München (TUM) zu der im Fachmagazin Remote Sensing of Environment publizierten Methode. 

Wie das Portal Bioökonomie mitteilt, unterstützt das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) erneut den Aufbau internationaler Forschungsverbünde mit einer neuen Ausschreibungsrunde „Bioökonomie International". Das Antragsverfahren ist zweistufig angelegt. In der ersten Stufe sind dem beauftragten Projektträger Jülich (PtJ) Projektskizzen in englischer Sprache bis 18. November 2025 elektronisch einzureichen. 

Forschende aus Bielefeld und Cambridge haben die Geometrie von Zellverbänden anhand der Grünalge Volvox sichtbar gemacht. Sie fragten sich: Wie entsteht durch das kollektive Zusammenspiel von vielen einzelnen Zellen ein perfekt geformter Organismus? In der Fachzeitschrift PNAS zeigen sie, wie Zellen trotz uneinheitlicher Proteinproduktion gemeinsam eine geordnete Struktur außerhalb ihrer selbst erzeugen: die extrazelluläre Matrix (ECM). Im Rahmen der Studie wurde das ECM-Protein Pherophorin II gentechnisch mit einem fluoreszierenden Marker versehen, der ursprünglich aus einer Leuchtqualle stammt. Dadurch ließ sich die Feinstruktur der ECM im lebenden Organismus sichtbar machen und das in hoher Auflösung mithilfe eines sogenannten konfokalen Laserscanning-Mikroskops (CLSM). Das Ergebnis: Pherophorin II befindet sich an Grenzstrukturen der ECM, dort, wo ECM-Kompartimente der einzelnen Zellen aneinanderstoßen und an der Oberfläche des Organismus. Obwohl jede Zelle die Proteine für die ECM in unterschiedlicher Menge liefert, bleibt die äußere Struktur des Organismus stabil und kugelförmig. Die Wissenschaftler*innen fanden heraus, dass die Fläche der ECM-Kompartimente einer mathematischen k-Gamma-Verteilung folgt, was ein Hinweis auf stark schwankende Proteinproduktion zwischen den einzelnen Zellen ist. Keine einzelne Zelle kontrolliert den Aufbau der ECM. Viele Zellen wirken gleichzeitig daran mit, gewissermaßen mittels Fernsteuerung, da die ECM außerhalb der Zellen entsteht. „Man kann sich das vorstellen wie viele Menschen, die blind an einem gemeinsamen Puzzle bauen und es gelingt trotzdem“, so Hallmann.

Eine neue Förderrichtlinie hat das Bundesforschungsministerium etabliert. Damit soll die Entwicklung und Anwendung neuer Methoden zum nachhaltigen Schutz von Nutzpflanzen vor Schadinsekten und Pflanzenpathogenen vorangetrieben werden. Unter dem Namen PhytoProtect hat das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) die neue Fördermaßnahme aufgelegt, um die Entwicklung neuer Methoden und Ansätze für einen angepassten, effizienten und innovativen Schutz von Nutzpflanzen vor Schäden durch Insekten und Pathogenen voranzutreiben. PhytoProtect soll damit einen konkreten Beitrag zur Umsetzung der Nationalen Bioökonomiestrategie leisten. Nach Angaben des Portals Bioökonomie ist das Antragsverfahren zweistufig angelegt: In der ersten Verfahrensstufe sind dem Projektträger bis spätestens 3. November 2025 die Projektskizzen über das elektronische Antragssystem easy-Online vorzulegen. Im zweiten Schritt können dann positiv bewertete Projekte über das elektronische Antragssystem einen förmlichen Förderantrag stellen.