Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #7 (2025)

Pflanzenschutzmittel werden vor allem in der Landwirtschaft eingesetzt, um Schädlinge zu kontrollieren. Dabei können sie jedoch auch viele nützliche Tier-, Pflanzen- und Pilzarten schädigen, die gar nicht Ziel der Bekämpfung sind. Wie tiefgreifend und bislang unbekannt die tatsächliche Wirkung unterschiedlicher Pestizide auf eine Vielzahl an Organismengruppen ist, zeigt eine internationale Metastudie unter Beteiligung des Leibniz-Instituts zur Analyse des Biodiversitätswandels (LIB). Für die Meta-Studie haben Forschende aus der ganzen Welt seit über zehn Jahren 1.705 wissenschaftliche Arbeiten auf Basis übergreifender Datenerfassungs- und Analysestandards zusammengetragen. Das Wissen, das aus der quantitativen Synthese abgeleitet werden kann, sei unerlässlich, um national und international einen Rahmen für einen kritischen Umgang mit Pflanzenschutzmitteln zu schaffen, unterstreichen die Autorinnen und Autoren. Die Synthese wurde im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht.

Forschende haben die Struktur eines Gerstenproteins entschlüsselt, das Immunität gegen den Befall mit dem Mehltau-Pilz vermittelt. Dazu haben die Forschenden des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) in Köln die Struktur eines Immunrezeptors namens MLA13 im Komplex mit seinem korrespondierendem Pilz-Effektor AVRA13-1 bestimmt und in der Fachzeitschrift EMBO Journal veröffentlicht. Die Forschenden um Paul Schulze-Lefert vom MPIPZ, Elmar Behrmann von der Universität zu Köln und Jijie Chai von der Westlake University in Hangzhou, China, nutzten dazu die Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM). Die Erkenntnisse aus der Studie könnte Wissenschaftler*innen helfen, Gerste und verwandte Arten wie Weizen widerstandsfähiger gegen diese Krankheit zu machen.

Wie Arabidopsis-Pflanzen die Feinsteuerung einer wichtigen Immun-Signalmaschinerie übernehmen, die einen schnellen, aber begrenzten Tod der Wirtszellen nach der Erkennung von Krankheitserregern bewirkt, zeigen Forschende im Fachmagazin Nature. Huang, Wang, Song, Jia und ihre Kollegen aus den Gruppen von Jijie Chai (Westlake University, Hangzhou, China) und Jane Parker vom Max Planck Institut für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ, Köln) untersuchten, wie eine zentrale Immunsignal-Maschinerie, den EDS1-SAG101-NRG1-Knoten, präzise steuern. Diese fein abgestimmte Regulation ermöglicht eine schnelle, aber kontrollierte Wirtszelltod-Reaktion nach der Erkennung von Krankheitserregern. Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse über die Regulation des pflanzlichen Immunsystems.

Alternative Proteinquellen sollen die Verpflegung der Weltbevölkerung sichern und Emissionen sparen. Deshalb rücken nun Technologien in den Fokus, die proteinreiche Pflanzen zu Alternativprodukten verarbeiten oder zukünftig auch kultiviertes Fleisch herstellen. Hier soll das Projekt Responsible Innovation and Protein Transition (RI-ProT) Klarheit schaffen. „Wir schauen, was es auf dem Markt bisher an Rohstoffen, Produkten und Technologien gibt, aber auch, welche Probleme bestehen und wo in Zukunft noch Lösungen gefunden werden müssen“, erklärt Dr.-Ing. Cornelia Rauh, Professorin für Lebensmittelbiotechnologie und -prozesstechnik. Am Ende soll ein Innovationsradar stehen, der Akteuren in Wirtschaft und Politik beratend zur Seite steht, um zu beurteilen, ob eine Innovation im Bereich alternative Proteine verantwortungsvoll und nachhaltig ist.

Welche Maßnahmen sind dazu geeignet, Insekten in typisch fränkischen Landschaften bessere Lebensbedingungen zu bieten? Diese Frage hat ein Forschungsteam der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) am Beispiel von 40 Kalkmagerrasen-Flächen in Nordbayern untersucht. Die im Fachjournal Proceedings of the Royal Society B veröffentlichte Studie zeigt, dass vor allem kleinere Ackerflächen und ökologisch bewirtschaftete Kulturen in der umgebenden Landschaft dazu geeignet sind, die Vielfalt und die Anzahl verschiedener wildlebender Insekten auf Naturschutzflächen positiv zu beeinflussen – einschließlich zahlreicher gefährdeter Arten.

Die neu entdeckte Algenart Streptofilum arcticum hat eine potenziell besonders flexible Zellwand: Bei Wassermangel schrumpft die Algenzelle und ihre Zellwand; steht der Zelle wieder mehr Wasser zur Verfügung, dehnt sich die Zellwand aus, ohne dass die Zelle dabei Schaden nimmt. Diese Funktion erklärt den evolutionären Übergang vom Wasser ans Land und verschafft den Algen Vorteile bei der Klimaanpassung. Nachgewiesen haben die Forschenden die neue Algenart bisher in der arktischen Tundra auf Spitzbergen sowie in Dünen an der Ostseeküste. Ein internationales Forschungsteam unter Führung der TU Bergakademie Freiberg sowie der Universitäten Rostock und Innsbruck, und dem Nationalen Akademie Institut in Kiew beschreibt die Art und ihre Zellfunktionen erstmals im Fachjournal Environmental Microbiology. „Diese Algen haben potenziell eine besonders flexible Zellwand, welche sich in ihrer Feinstruktur deutlich von den Zellwänden anderer Grünalgen unterscheidet", sagt Juniorprofessorin Karin Glaser vom Institut für Biowissenschaften der TU Bergakademie Freiberg. Die Zellfunktionen sorgen dafür, dass sich Streptofilum an extreme Umweltbedingungen anpassen kann: Die Alge überlebt in trockenen, kalten Böden der Arktis und kann nach Trockenperioden schnell wieder aktiv werden. Auch gegenüber Licht und Temperatur ist sie außergewöhnlich flexibel. Sie wächst sowohl bei schwachem Licht als auch unter starker UV-Strahlung und zeigt eine Temperaturtoleranz zwischen fünf bis 40 Grad Celsius. Dadurch ist die Alge in der Lage, Klimaveränderungen zu tolerieren und vermutlich auch den kommenden Herausforderungen zu trotzen. Diese Erkenntnisse helfen nicht nur, die Evolution der Landpflanzen besser zu verstehen. Sie können auch neue biotechnologische Anwendungen inspirieren, beispielsweise um algenbasierte UV-beständige Substanzen für Bio-Sonnenschutzmittel zu entwickeln, die Korallen und Meere nicht belasten wie die bisher verwendeten chemischen Verbindungen.

Um die Probleme des Klimawandels zu lösen, müssen wir verstehen, wie sich Pflanzen an unterschiedliche Bedingungen anpassen. Eine Studie im Fachmagazin Current Biology verknüpft nun Klimadaten mit genetischer Variation und erklärt, wie sich das Lebermoos Marchantia polymorpha an unterschiedliche Klimabedingungen anpasst. Dazu erstellten die Forschenden eine populationsgenomische Datenbank. Durch die Verknüpfung dieser Datenbank mit einem weltweiten Klimadatensatz konnten die Wissenschaftler*innen das genetische Profil jeder Teilpopulation mit dem lokalen Klima in Beziehung setzen. Die neue Datenbank der Gruppen von Liam Dolan und Frédéric Berger vom Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) zur Populationsgenomik ist die erste ihrer Art für Marchantia polymorpha und bietet Forschenden weltweit eine leistungsstarke Plattform zur Untersuchung der genetischen Variabilität.