Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #50 (2025)

Parasitische Unkräuter entziehen ihren Wirtspflanzen Wasser und Nährstoffe. Doch was macht diese Parasiten so erfolgreich? Ein Team um Prof. Dr. Susann Wicke vom Institut für Evolution und Biodiversität der Universität Münster hat untersucht, wie bestimmte Schmarotzerpflanzen ihre Saugorgane entwickeln, mit denen sie sich an die Wurzeln anderer Pflanzen anheften und ihnen Nährstoffe entziehen. Ein Fazit: Die Parasiten bilden bereits in ihren Samen verschiedene Stoffe und setzen sie frei. Sie stoßen damit die Entwicklung ihrer Saugorgane, fachsprachlich Haustorien genannt, auch ohne einen Wirt an. So gelangen die jungen Parasiten sehr früh in einen Zustand, in dem sie besonders schnell und wirksam an eine Wirtspflanze andocken. Diese Aktivierung aus sich selbst heraus steigert ihre Fähigkeit, den Wirt erfolgreich zu befallen – ein zentraler Punkt, der erklärt, warum diese Unkräuter in der Landwirtschaft schwer zu kontrollieren sind. Die Ergebnisse wurden in Science Advances veröffentlicht.

Entwässerte Moore in der EU stoßen jedes Jahr rund 232 Megatonnen CO₂-Äquivalent aus – und damit fast doppelt so viel, wie die EU-Mitgliedsstaaten bislang beim UN-Klimarahmenübereinkommen (UNFCCC) angegeben haben. Zu diesem Ergebnis kommt eine jetzt in Nature Communications veröffentlichte Studie unter Beteiligung von Dr. John Couwenberg, PD Dr. Franziska Tanneberger und weiteren Wissenschaftlerinnen aus dem Sonderforschungsbereich WETSCAPES2.0 der Universität Greifswald. Das Forschungsteam hat erstmals eine hochauflösende Karte der Treibhausgas-Emissionen entwässerter Moore erstellt. Sie macht sichtbar, wo Emissionen aus entwässerten Mooren in der EU besonders konzentriert sind und wo Wiedervernässung besonders wirksam wäre.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert eine neue Forschungsgruppe in den Agrarwissenschaften an der Universität Göttingen. Unter dem Titel „Wirkungen und Mechanismen gleichzeitig auftretender, multipler abiotischer und biotischer Stressinteraktionen im Maisanbau (MultiStress)“ untersuchen die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Auswirkungen von multiplen Stressoren auf Physiologie und Leistungsfähigkeit von Mais. Unter Feldbedingungen wurde diese Mehrfachbelastung für die meisten Pflanzenarten und Stresskombinationen noch nicht erforscht. Ihr Ziel ist es, über die Verknüpfung von Feldversuchen mit ökophysiologischer Modellierung die Auswirkungen von multiplem Stress auf die Physiologie und Leistungsfähigkeit der Nutzpflanzen in Bezug auf Faktoren wie Ertrag, Biomassequalität oder Wasser- und Nährstoffnutzungseffizienz besser zu verstehen. Die neuen Erkenntnisse sollen langfristig die Züchtung multistress-resistenter Maissorten unterstützen. Die beantragte Fördersumme liegt bei rund 5,4 Millionen Euro für zunächst vier Jahre. Sprecher der neuen Forschungsgruppe ist Professor Dr. Reimund P. Rötter. Die MultiStress-Forschungsgruppe ist eine der neun neuen Forschungsgruppen, deren Förderung die DFG heute bekannt gab.

Mit dem Start des Forschungsprojekts BiAlDüB („Algenbiofilmsystem für Nährstoffrecycling aus Abwasser mit Verwertung zu landwirtschaftlichem Dünger und grünem Biogas“) will die Universität Bielefeld gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich neue Wege der nachhaltigen Abwasseraufbereitung eröffnen. Das Projekt wird im Rahmen der Förderinitiative „Nachhaltige Bioökonomie“ des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH) mit rund 800.000 Euro gefördert.

Eine neue Methode erklärt, warum Kreuzungen zwischen homozygoten Elternpflanzen - sogenannte Hybride - oft deutlich produktiver sind als ihre Eltern. Dieses als Heterosis bekannte Phänomen ist entscheidend für die Steigerung des Ertrags wichtiger Nutzpflanzen wie Weizen oder Mais. Es kann durch positive Varianten von Genen verursacht werden, die gegenüber negativen Varianten dominieren, oder durch komplexe Wechselwirkungen zwischen zahlreichen Genen, die miteinander „kommunizieren“ und einander beeinflussen. Das internationale Forschungsteam des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hat eine statistische Methode entwickelt, mit der diese Wechselwirkungen zwischen den Genen schneller und genauer analysiert werden können. Anstatt Milliarden möglicher Genkombinationen einzeln zu testen, bewertet die neue Methode - hQTL-ODS (Heterotic Quantitative Trait Locus - One-Dimensional Scan) - den Beitrag jedes Gens anhand all seiner Wechselwirkungen. Die Ergebnisse der Studie wurden Anfang November in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Die neue Broschüre „Im Fokus: Forschungshemmnisse und -chancen in Deutschland“ der Arbeitsgruppe Gentechnologiebericht am Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) zeigt, dass zahlreiche gesetzliche und administrative Hürden die Entwicklung moderner Gentechnik und Biotechnologie in Deutschland bremsen. Gleichzeitig wird deutlich, dass die Forschung hierzulande über enorme wissenschaftliche Stärken verfügt, die durch gezielte politische Reformen erheblich besser genutzt werden könnten.

Um mit dem Konzept der sogenannten unterstützten Baumwanderung Anpassungsstrategien für Wälder an den Klimawandel zu erforschen, erhält der  Pflanzenpathologe Dr. Farooq Ahmad, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Phytopathologie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), rund 2,25 Millionen Euro Forschungsförderung vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR). Dank der Finanzierung durch das BMFTR-Förderprogramm „BioKreativ - Kreativer Nachwuchs forscht für die Bioökonomie“ kann Ahmad eine eigene Nachwuchsforschungsgruppe an der CAU einrichten und für zunächst fünf Jahre die genetischen Grundlagen der Klimaanpassung verschiedener Baumarten untersuchen. Das Institut für Phytopathologie an der Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen Fakultät gewinnt damit eine neue Forschungsrichtung hinzu, die mittelfristig wichtige wissenschaftliche Grundlagen für die Klimaanpassung und verbesserte Biodiversität norddeutscher Wälder schaffen wird.

Neben einem Anstieg der Konzentration des Treibhausgases CO2 nehmen weltweit auch die Ozonkonzentrationen zu. Dieses reaktive Gas schützt uns zwar in der Stratosphäre vor UV-Strahlung, in der unteren Atmosphäre schädigt es jedoch die menschliche Gesundheit und das Pflanzenwachstum. Besonders betroffen sind die bevölkerungsreichen und dicht besiedelten Länder Asiens wie etwa Bangladesch. Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Michael Frei, Professur für Pflanzenbau und Ertragsphysiologie an der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), hat nun ozonresistente Reissorten gezüchtet. Dazu verwendete er eine Züchtungsmethode, die als markergestützte Selektion bezeichnet wird. Bei dieser Technik werden gezielt Gene einer Spendersorte mithilfe molekularer Marker in bereits bestehende Hochleistungssorten eingekreuzt, um diesen zusätzliche Stresstoleranz zu verleihen. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Global Change Biology publiziert.

Der Kinetochor-Proteinkomplex spielt eine Schlüsselrolle für die Funktion der Chromosomen und ist daher für die Zellteilung unerlässlich. Ein Forschungsteam am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hat nun herausgefunden, dass kleine Proteine aus der SUMO-Familie für den Kinetochor der Modellpflanze Arabidopsis thaliana von besonderer Bedeutung sind. In dieser Studie identifizierte das IPK-Team mehrere αKNL2-interagierende Proteine, die zum SUMOylierungsweg gehören, was darauf hindeutet, dass αKNL2 durch SUMO reguliert wird. „Wir haben festgestellt, dass αKNL2 durch SUMO-Proteine modifiziert wird, und dann gezeigt, wie diese SUMOylierung seine Funktion beeinflusst“, erklärte Manikandan Kalidass, Erstautor der Studie. Mithilfe biochemischer Experimente und computergestützter Analysen kartierten die Forschenden außerdem spezifische SUMO-Bindungsstellen im C-terminalen Bereich (am Ende der Proteinkette) von αKNL2. Die Ergebnisse ihrer Studie wurden mitte November Pre-proof in der Fachzeitschrift Plant Communications veröffentlicht.

Landnutzungsänderungen in Verbindung mit einer Klimaerwärmung bis zum Ende des 21. Jahrhunderts könnten zum Verlust von bis zu 38 Prozent der Amazonas-Waldfläche führen. Das schätzt eine neue, in PNAS erschienene Studie der Geographin Selma Bultan von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU). Sie leitete die erste Analyse, die die Auswirkungen von Landnutzungsänderung und Klimawandel systematisch zusammen betrachtet. Unter Verwendung von Erdsystemmodellen mit dynamischer Vegetation analysierten die Forschenden den Waldrückgang im Amazonasbecken von 1950 bis 2014 und prognostizierten den zukünftigen Rückgang unter zwei verschiedenen Klimazenarien. "Unsere Analyse zeigt, dass Ende des Jahrhunderts bis zu 38 Prozent der 1950 vorhandenen Waldfläche verloren gehen könnten. Dabei sind 25 Prozent dieses Verlustes auf Landnutzungsänderungen und 13 Prozent auf steigende Temperaturen zurückzuführen.” erklärt Selma Bultan. “Damit würden wir den Schwellwert von 20 bis 25 Prozent erreichen, vor dem frühere Studien als Kipppunkt des Amazonaswaldes gewarnt haben." "Der Wert des Amazonaswaldes ist viel zu hoch, als dass wir seine Existenz aufs Spiel setzen könnten," resümiert Koautorin Julia Pongratz, Professorin für Physische Geographie und Landnutzungssysteme an der LMU.

Mit der neuen Pipeline iSPy (Inferring Spatial Ploidy) ist es dem multidisziplinären, internationalen Team eine hochdurchsatzfähige Bestimmung der Ploidie gelungen, also der Anzahl der Chromosomenkopien, in verschiedenen Geweben anhand von Mikroskopbildern. Die rechnergestützte Pipeline und Studie, die als Zusammenarbeit zwischen dem Formosa-Jordan-Labor des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln, dem Fox-Labor der Duke University und dem Roeder-Labor der Cornell University, beide in den USA, entstand, wurde nun in Cell Reports Methods veröffentlicht.

Eine höhere Pflanzenvielfalt auf landwirtschaftlich genutztem Grasland kann Erträge deutlich steigern – und das bei einem geringeren Einsatz von Stickstoffdünger. Zu diesem Ergebnis kommt eine jetzt in der Fachzeitschrift Science veröffentlichte internationale Studie, an der auch die Agrar- und Ernährungswissenschaftliche Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) maßgeblich beteiligt war. In den Versuchen zeigte sich, dass Mischungen aus sechs verschiedenen Pflanzenarten – je zwei Gräser-, Leguminosen-, und Kräuterarten – im Durchschnitt 12,3 Tonnen Trockenmasse pro Hektar und Vegetationsperiode erzeugten. Das entspricht 11 Prozent mehr Ertrag als eine hoch gedüngte Gras-Monokultur und 18 Prozent mehr als klassische Kleegras-Mischungen – trotz deutlich reduzierter Stickstoffdüngung. Die Ergebnisse weisen auf einen zentralen Baustein für eine nachhaltigere Landwirtschaft hin.

Der Biologe Prof. Dr. Jan de Vries von der Universität Göttingen erhält einen Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC) für sein Projekt Conserved Environmental Programs of Streptophyte Cells (StreptoProgram). Darin wollen De Vries und sein Team untersuchen, wie sich das grundlegende genetische Instrumentarium entwickelt hat, mit dem Landpflanzen heute unsere Landschaften dominieren. Der Schlüssel zu diesem Erfolg liegt in einer Eigenschaft, die alle Landpflanzen gemeinsam haben: der Fähigkeit, ihr Wachstum und ihre inneren Prozesse an die schwierigen und stark wechselnden Bedingungen an Land anzupassen. Diese Flexibilität hängt vom Informationsfluss innerhalb der Zelle ab – von der Wahrnehmung von Umwelteinflüssen wie Trockenheit oder Licht bis hin zur Aktivierung der richtigen inneren Reaktionen. DAS Projekt wird nachverfolgen, wie sich dieses Informationsverarbeitungssystem im Laufe der Evolution entwickelt hat und was seine Kernkomponenten sind. StreptoProgram wird nun für fünf Jahre lang im Rahmen des Consolidator-Programms mit insgesamt knapp zwei Millionen Euro gefördert.

Herbarien lassen sich nicht nur Informationen über die klimatischen Verhältnisse und CO₂-Konzentrationen der vergangenen Jahrhunderte entlocken. Sie könnten auch Schlüssel enthalten, um heutige Nutzpflanzen resistenter gegen den Klimawandel zu machen und um Biodiversität besser zu erhalten. Aber wer waren die Menschen, die die Pflanzen sammelten? Und wie wählten sie diese aus? Mit diesen Fragen beschäftigt sich Prof. Dr. Jan Baedke von der Ruhr-Universität Bochum. Baedkes Arbeit wird vom Europäischen Forschungsrat mit 2 Millionen Euro für fünf Jahre im Rahmen eines Consolidator Grants gefördert. Das Projekt beginnt Mitte 2026. 

Was würde passieren, wenn die Landwirtschaft rund um den Globus auf nachhaltigen Pflanzenschutz umstellen würden? Eine internationale Studie unter Leitung der Universität Bonn und der ETH Zürich ist dieser Frage nachgegangen. Die Arbeit stützt sich auf die Einschätzung von weltweit über 500 führenden Expertinnen und Experten unterschiedlicher Disziplinen, von der Ökologie bis zu den Wirtschaftswissenschaften. Die meisten Befragten gehen davon aus, dass die Folgen einer solchen Umstellung langfristig positiv wären - selbst aus ökonomischer Perspektive. Welche Effekte überwiegen, variiert aber je nach Weltregion. Die Ergebnisse sind nun in der Zeitschrift Nature Communications erschienen.