Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #44 (2025)

Die durch Insekten verursachte Baumsterblichkeit steigt in ganz Europa, wie eine internationale Studie unter Leitung der Tschechischen Agraruniversität Prag und mit Beteiligung der Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) ergab. Nadelbäume sind stärker betroffen, während die Schäden an Laubbäumen zurückgehen. Die Schäden an Nadelbäumen werden hauptsächlich durch den Buchdrucker verursacht; Laubbäume hingegen werden von mehreren Arten befallen, was die Überwachung und Bekämpfung erschwert. Am stärksten betroffen sind warme, trockene Regionen – dies hat Auswirkungen auf die Artenauswahl und die Anpassung an den Klimawandel, wie die Forschenden im Fachmagazin Global Change Biology darlegen.

Für den Zeitraum von 2025 bis voraussichtlich 2027 stellt die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG Mittel zur Verfügung, um Anstöße zur Resilienz von Dateninfrastrukturen zu geben. Dabei sollen Datensätze und Forschungsergebnisse aus Repositorien im Ausland, die für die deutsche Forschung besonders wichtig sind und bei denen Gefahr besteht, dass sie bereits jetzt bzw. künftig nicht mehr für die Forschung zur Verfügung stehen, gesichert und für die Wissenschaft verfügbar gemacht werden.

Der Landnutzungswandel durch schnelles Bevölkerungswachstum ist der wichtigste direkte Treiber des Artverlusts am Kilimandscharo, zeigt eine neue Studie. „Zwischen den Jahren 1911 und 2022 verschwanden am Kilimandscharo 75 Prozent der natürlichen Pflanzenarten pro Quadratkilometer an den unteren Hängen. Das hat auch enormen Einfluss auf andere Gruppen von Lebewesen, da Pflanzen eine grundlegende Rolle für das Funktionieren von Ökosystemen spielen“, sagt Dr. Andreas Hemp von der Universität Bayreuth und Erstautor der Studie. Während sich frühere Forschungen hauptsächlich auf den Klimawandel und dessen Auswirkungen statt auf die Ursachen des Rückgangs der Biodiversität konzentrierten, hat das internationale Forschungsteam um Dr. Hemp mehrere potenziell ursächliche Einflussfaktoren untersucht. „In unserer Studie konnten wir zeigen, dass der Landnutzungswandel, verursacht durch schnelles Bevölkerungswachstum, der wichtigste Treiber des Biodiversitätsverlusts am Kilimandscharo war. Der Klimawandel hingegen hatte keinen erkennbaren Einfluss auf die beobachteten Biodiversitätstrends“, sagt Hemp. Die Forschenden schlagen zur Minderung des Biodiversitätsverlusts die Einrichtung von Schutzgebieten sowie den Einsatz traditioneller und vielfältiger Agroforstwirtschaft vor. Über die Erkenntnisse berichten die Forschenden im Fachjournal PLOS One.

Am 30. Oktober wird an der Universität Hamburg das „Labor für morgen – Labor für Co-Creative Forschung" eröffnet. Hier können Bürgerinnen und Bürger selbst zu Forschenden werden. In der ersten Ausgabe des Labors dreht sich in Workshops, Fachvorträgen und Experimenten für Zuhause alles um winzig kleine Hoffnungsträger: die Mikroalgen. Wie  Mikroalgen zu einer nachhaltigeren Zukunft beitragen können, steht im Mittelpunkt der ersten Ausgabe eines neuen Transferprojekts an der Universität Hamburg. Mikroalgen binden Kohlendioxid, produzieren Sauerstoff, reinigen Wasser und können als Grundlage für Biomaterialien dienen. „Mikroalgen sind solarbetriebene winzige Fabriken. In nur einem Milliliter Kulturen arbeiten Millionen von Zellen synchron, um Licht, Wasser und Kohlendioxid in wertvolle Verbindungen umzuwandeln, die auch fossile Ressourcen ersetzen können“, erklärt Dr. Abdelfatah Abomohra, der das Projekt gemeinsam mit Prof. Dr. Dieter Hanelt wissenschaftlich begleitet. 

Bislang war das Erbgut von Hafer schwer zu durchschauen - vor allem, weil es besonders groß und komplex ist. Einem internationalen Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) ist es nun nicht nur gelungen, ein Pangenom von Hafer zu erstellen, die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben auch untersucht, wie und wann die Gene in einzelnen Pflanzenteilen aktiv sind. Auf dem Weg zum Pangenom sequenzierte und analysierte das Team die Genome von 33 Haferlinien, darunter waren sowohl kultivierte Sorten als auch deren wilde Verwandte. Um das Pantranskriptom zu erstellen, wurden Genexpressionsmuster in sechs Geweben und Entwicklungsstadien von 23 dieser Haferlinien untersucht. „Unsere Ergebnisse bilden ein Fundament, das uns helfen wird, zu verstehen, welche Gene für Ertrag, Klimaanpassung und Pflanzengesundheit wichtig sind“, erklärt Nadia Kamal von der Technischen Universität München (TUM) die Bedeutung des Hafer-Pangenoms. In einer weiteren Studie ging ein Forschungsteam der Herkunft des Hafers auf den Grund. "Unsere Studie hat gezeigt, dass die wilde Haferart Avena sterilis nicht nur eine, sondern vier unterschiedliche genetische Populationen besitzt, die teils an bestimmte Regionen im Mittelmeerraum und Nahen Osten gebunden sind“, sagt Dr. Raz Avni, zu den Ergebnissen der zweiten Studie. Die beiden Studien wurden heute in den Fachzeitschriften Nature und Nature Communications veröffentlicht. 

Von winzigen Moosen über filigrane Farne bis zu riesigen Bäumen – Landpflanzen zählen zu den komplexesten fotosynthetischen Organismen der Erde. Ihre Geschichte beginnt jedoch eher unscheinbar: bei Grünalgen vor Hunderten von Millionen Jahren. Unter den Vorfahren sticht eine Gruppe heraus, die noch heute in der Natur vorkommt: die Süßwasseralge Coleochaetophyceae. Einige Arten dieser Gruppe bilden aus Zellfäden dichte Geflechte mit scheibenförmiger Gestalt. Was auffällig ist: Die nächsten lebenden Verwandten der Landpflanzen sind einfacher gebaute Algen. Das deutet darauf hin, dass Komplexität im Laufe der Evolution mehrfach aufgetreten und wieder verschwunden ist. Entscheidend war dabei, wann und wie Gene aktiviert wurden. Zu diesem Schluss kommt ein internationales Forschungsteam, das unter der Leitung der Universität Göttingen die Entwicklung der Alge Coleochaetophyceae analysiert und die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Current Biology veröffentlich hat. „Die Tatsache, dass die nächsten lebenden Verwandten der Landpflanzen – Algen der Gruppe Zygnematophyceae – viel einfacher gebaut sind, bedeutet, dass die Komplexität des Körperbaus kein einmaliger evolutionärer Erwerb war: Sie trat zu unterschiedlichen Zeiten in verschiedenen Abstammungslinien auf," resümiert Prof. Dr. Jan de Vries vom Institut für Mikrobiologie und Genetik.

Prof. Dr. Tilman Brück, Forschungsgruppenleiter am Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) und Professor an der Humboldt-Universität zu Berlin, wurde in das Steering Committee des High Level Panel of Experts on Food Security and Nutrition (HLPE-FSN) des Ausschusses für Welternährungssicherheit (CFS) der Vereinten Nationen berufen. Das HLPE-FSN ist das wissenschaftliche Beratungsgremium der Vereinten Nationen für Fragen der globalen Ernährungssicherheit und Ernährung. Es wird von einem Steering Committee aus 15 international anerkannten Wissenschaftler*innen geleitet. Prof. Brücks Ernennung würdigt seine herausragenden wissenschaftlichen Beiträge zur globalen Ernährungssicherheit und Ernährung.

Weltweit steht die Landnutzung im Zentrum zahlreicher Krisen unserer Zeit: Klimawandel, Biodiversitätsverlust, soziale Ungerechtigkeit und Ernährungsunsicherheit verbinden sich zu einer Polykrise, die durch nicht-nachhaltige Praktiken wie industrielle Landwirtschaft verschärft wird. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, müssen große Teile der Erdoberfläche mehrere Nutzungsansprüche gleichzeitig erfüllen – von Artenschutz über Lebensmittelerzeugung bis hin zu menschlicher Erholung. Hier setzen multifunktionale Landschaften an, die ökologische, soziale und wirtschaftliche Ziele verbinden. Forschende der Universitäten Göttingen und Kassel haben ausgewertet, wie solche Formen der Landnutzung den Naturschutz und die Wiederherstellung von Ökosystemen unterstützen können. In einem Review-Artikel zeigen sie Wege auf, Landnutzung und Naturschutz mit integrativen Ansätzen neu zu gestalten. Der Artikel wurde in der Fachzeitschrift Nature Reviews Biodiversity veröffentlicht. 

Eine Nachwuchsgruppe an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) wird in den kommenden fünf Jahren erforschen, wie Bakterien auf biotechnologischem Weg ein ökologisch verträgliches Pestizid erzeugen können. Die Nachwuchsgruppe um Dr. St. Elmo Wilken am Institut für Quantitative und Theoretische Biologie konzentriert sich auf die Dalmatinische Insektenblume (Tanacetum cinerariifolium), auch „Insektenpulverkraut“ genannt. Die Pflanze produziert natürliche Biopestizide, sogenannte Pyrethrine, die bereits seit dem 17. Jahrhundert verwendet werden. Sie weisen für Säugetiere nur eine geringe Toxizität auf, zersetzen sich schnell in der Umwelt und sind gegen Schadinsekten hoch wirksam. Die Nachwuchsforschungsgruppe „PyreComm” arbeitet daran, einen skalierbaren, halbsynthetischen und nachhaltigen Bioprozess zu entwickeln, um Pyrethrinverbindungen herzustellen, um die ansonsten  in sonnigen Klimazonen notwendigen riesigen Anbauflächen zu umgehen. Die Forschenden wollen dazu ein biotechnologisches Verfahren nutzen, in dem Bakterien der Art Vibrio natriegens so programmiert werden, dass sie die Verbindungen herstellen. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) fördert das Projekt im Rahmen der Nationalen Bioökonomiestrategie mit rund 2,7 Millionen Euro. 

Eine besondere Gruppe von Pflanzen, die „Pyrophyten“ sind nun im Botanischen Garten der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) zu sehen. Sie haben viele unterschiedliche Strategien entwickelt, um mit Feuern umgehen zu können, die in ihren Heimatregionen regelmäßig brennen. Ein Streifzug lohnt sich. Der Garten ist bis Ende Oktober noch täglich bis 18:00 Uhr geöffnet, von November bis Februar wochentags bis 16:00 Uhr.

Ein Forschungsteam hat die Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) und die Einzelzell-Massenspektrometrie (scMS) erfolgreich an derselben Pflanzenzelle kombiniert. Dieser neue Ansatz ermöglicht es Forschenden, die Expression von Genen, die an der Produktion interessanter Naturstoffe beteiligt sind, auf zellulärer Ebene direkt mit deren Vorkommen und Häufigkeit in Zusammenhang zu bringen. Dies ist ein entscheidender Schritt, der die Aufklärung der Biosynthese komplexer pflanzlicher Naturstoffe erleichtern könnte. Mithilfe der kombinierten Methode können zudem spezialisierte Zelltypen in Pflanzen identifiziert werden, in denen therapeutisch relevante chemische Verbindungen produziert oder gespeichert werden. Dadurch verbessert sich unser Verständnis der Stoffwechselprozesse von Pflanzen grundlegend, was die nachhaltige Entwicklung pflanzlicher Arzneimittel beschleunigen könnte. Veröffentlicht hat das Forschungsteam des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena seine Ergebnisse im Fachmagazin PNAS. 

Das Forschungsprojekt „DynaCom“ will das Verständnis der Artenvielfalt auf Inseln erweitern und geht nun in die finale Phase nach einer zehnjährigen Phase mit Experimenten und Beobachtungen im Wattenmeer. Nun folgt die große Datenauswertung. Forschende der Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg befassen sich insbesondere damit, wie ein Ökosystem gedeiht - und wie sich dieser Prozess verlässlich prognostizieren lässt. „DynaCom“ will das Verständnis der Artenvielfalt auf Inseln erweitern. Das 16-köpfige Team hat in den vergangenen zwei Förderphasen bereits erfasst, wie sich Tier- und Pflanzengemeinschaften in Landschaften entwickeln, die sich ständig verändern. Dabei fokussieren die Forschenden auf Inselökosysteme, weil hier die Prozesse von Ansiedlung und lokalen Interaktionen für viele Organismen des Nahrungsnetzes (von Mikroalgen bis Vögeln) untersucht werden können. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Anfang 2019 gestartete Forschungsprojekt für zwei weitere Jahre mit rund 1,2 Millionen Euro.