Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #6 (2026)

Erstmals wurde eine vollständig biohybride Pflanze entwickelt, die dank integrierter Nanopartikel mehr Sonnenlicht absorbieren kann. Dies ermöglicht eine effizientere CO₂-Aufnahme aus der Atmosphäre, aber auch neues Potenzial für die Gewinnung erneuerbarer Energie. Das Einbringen von Nanopartikeln durch ein Forschungsteam an der Fakultät für Ingenieurwesen der Freien Universität Bozen (unibz) direkt in die Pflanze konnte deren Fähigkeit zur Aufnahme von Sonnenlicht steigern, ihr Wachstum fördern und damit den Weg für zahlreiche Anwendungen ebnen – von der Bindung von CO₂ aus der Atmosphäre bis hin zur Erzeugung von Bioenergie. Eine biohybride Pflanze ist ein lebender Organismus, in dem biologische Elemente, also die Pflanze selbst, mit technologischen Komponenten wie etwa leitfähigen Materialien kombiniert werden. So entsteht ein Hybrid aus Natur und Technologie, bei dem natürliche Funktionen der Pflanze wie Photosynthese, Wachstum oder Reizempfindlichkeit durch ingenieurtechnisch entwickelte Elemente ergänzt oder verstärkt werden. Als biologisches Element nutzte das Forschungsteam Pflanzen der Art Arabidopsis thaliana; die technologische Komponente bestand aus Nanopartikeln aus dem organischen Polymer P3HT. Dabei handelt es sich um eine lange Kette aus vielen kleinen, sich wiederholenden molekularen Einheiten mit Kohlenstoffatomen, deren Struktur mit einer Perlenkette vergleichbar ist. Wie die in Material Horizons veröffentlichte Studie zeigt, werden die biokompatiblen Nanopartikel von den Pflanzen auf natürliche Weise aufgenommen, ohne das Wachstum zu beeinträchtigen. Im Gegenteil: Sie verbessern die Eigenschaften der Pflanzen, indem sie deren Wachstum und Photosynthese fördern. Sobald sie die Blätter erreichen, wirken die P3HT-Nanopartikel wie winzige Antennen, die auch grünes Licht absorbieren können.

Wie Daten aus der Bürger*innen-Forschung genutzt werden können, um Eigenschaften von Pflanzen und Ökosystemen weltweit besser zu verstehen, zeigen zwei internationale Studien unter Leitung der Universität Freiburg, in den Fachzeitschriften Nature Communications und AAAI der Cornell University. 
Die Forschenden nutzten Millionen von Pflanzenbeobachtungen aus der Bevölkerung in Kombination mit Satelliten-, Klima- und Bodendaten. Damit gelang es ihnen, KI-Modelle zu trainieren, die Pflanzeneigenschaften direkt aus Fotos erkennen. Außerdem erstellten sie die bisher zuverlässigsten und detailliertesten Karten der globalen Pflanzenwelt.

Tropenwälder speichern fast die Hälfte des oberirdischen Wald-Kohlenstoffs der Erde. Sie sind jedoch zunehmend durch vom Menschen verursachte Störungen wie Landnutzungsänderungen und durch vom Klimawandel verstärkte Brände und Stürme bedroht. Eine Nature-Studie unter Beteiligung von Forschenden des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung liefert das bislang detaillierteste räumliche Bild davon, wie sich der Kohlenstoffgehalt tropischer Wälder in den letzten 30 Jahren verändert hat. Während tropische Trockenwälder nahezu kohlenstoffneutral blieben, haben tropische Feuchtwälder rund 15 Mrd. Tonnen Kohlenstoff verloren. Insbesondere sind kleinste Rodungsflächen, oft weniger als zwei Hektar groß, für mehr als die Hälfte der gesamten Kohlenstoffverluste verantwortlich.

Forschende haben eine Bakteriengattung identifiziert, die das Wurzelwachstum und die Stickstoffaufnahme von Pflanzen fördert: Das Bakterium Sphingopyxis. Um die nützliche symbiotische Beziehung zwischen Mikroorganismen und Pflanzen besser zu verstehen, untersuchte das Forschungsteam die Wechselwirkungen auf genetischer, metabolischer und physiologischer Ebene. Die Analysen ergaben, dass 203 bakterielle Gensequenzen stark von der Wirtspflanze geprägt sind, beispielsweise durch deren Stoffwechselprodukte. Das deutet darauf hin, dass Pflanzen die Zusammensetzung und Funktion ihres umgebenden Mikrobioms aktiv an ihre aktuellen Bedürfnisse anpassen können. Außerdem fanden die Forschenden heraus, dass 45 % der natürlichen Variation in der Stickstoffaufnahme durch die Genetik des Wirts und der Mikroben erklärt werden können. Erste Versuche mit Raps zeigen, dass der Einsatz dieser Bakterien die Wurzelentwicklung auch in stickstoffarmen Böden verbessern und damit die Stickstoffaufnahme steigern kann. Die Ergebnisse des Teams um Prof. Dr. Peng YU von der Technischen Universität München (TUM) eröffnen neue Möglichkeiten für die Entwicklung maßgeschneiderter „Pflanzenprobiotika“, die zu einer ressourceneffizienteren Landwirtschaft beitragen könnten, indem sie den Bedarf an Stickstoffdünger reduzieren. Darüber berichten sie im Fachmagazin Nature Plants.

Erstmals haben Forschende das Ionom, die Gesamtheit der Metallionen, aus den Chloroplasten von vier Pflanzen veröffentlicht. Damit diese Zellorganellen korrekt funktionieren, benötigen sie bestimmte Mineralstoffe – insbesondere Ionen der Metalle Eisen (Fe), Mangan (Mn), Kupfer (Cu) und Zink (Zn). Störungen des Ionenhaushalts beeinträchtigen die Photosynthese und damit auch Wachstum und Ertrag. Dazu hatte das Team die Elementzusammensetzung von Chloroplasten und Blättern der Modellpflanze Arabidopsis thaliana sowie dreier weiterer Arten – dem Metall-Hyperakkumulator Arabidopsis halleri, Pisum sativum und Nicotiana benthamiana untersucht. Anschließend analysierten es Ähnlichkeiten und Unterschiede. „Dabei haben wir gefunden, dass die Metallkonzentration in den Chloroplasten über alle Arten hinweg relativ ähnlich war – sogar bei dem Hyperakkumulator A. halleri, der im Blattgewebe etwa 23-mal mehr Zink hatte als die anderen Spezies, waren die Zink-Gehalte in den Chloroplasten etwa auf dem Niveau der anderen Pflanzen“, sagt Lorenz Holzner, der Erstautor der Studie. Das Forschungsteam um den Biologen Professor Hans-Henning Kunz von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) liefert mit den im Fachmagazin The Plant Cell veröffentlichten Ergebnissem eine wesentliche Grundlage, um die Regulation des Mineralstoffhaushalts in den Chloroplasten aufzuklären.

Eine Studie deckt den überraschenden Zusammenhang zwischen dem Rückgang des Westantarktischen Eisschildes und Algenwachstum während der vergangenen 500.000 Jahre auf. Der Sedimentkern aus dem pazifischen Sektor des Südpolarmeeres hat dem Forschungsteam um den Geochemiker Dr. Torben Struve von der Universität Oldenburg einen Hinweis auf eine unerwartete Klimarückkopplung in der Antarktis geliefert. Wie die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature Geoscience berichten, bestand während vergangener Eiszeitzyklen ein enger Zusammenhang zwischen Veränderungen des Westantarktischen Eisschildes und dem Algenwachstum im Meer – allerdings anders als vermutet. Das Team schließt aus den Ergebnissen, dass der pazifische Sektor des Südpolarmeeres im Zuge der globalen Erwärmung in Zukunft womöglich weniger Kohlendioxid aufnehmen könnte als im Augenblick, wenn sich der als instabil geltende Westantarktische Eisschild weiter verkleinern sollte.

Das neue internationale Forschungsprojekt TaCoCass (Photosynthetic Efficiency in Cassava through Implementation of a Carbon Positive Photorespiration Bypass) untersucht, wie Maniok Lichtenergie für eine effiziente Photosynthese nutzt. Für mehr als 500 Millionen Menschen spielt die stärkehaltige Wurzelknolle eine zentrale Rolle für die Ernährung. Das TaCoCass-Projekt wird einen als TaCo bekannten künstlichen Stoffwechselweg weiterentwickeln, um die Photosynthese in Maniok effizienter zu machen. Prof. Dr. Andreas Weber vom Institut Biochemie der Pflanzen der Heinrich Heine Universtiät Düsseldorf (HHU) leitet die Forschungsarbeiten in Düsseldorf und koordiniert das Gesamtprojekt: „Dieses Projekt gibt uns die Möglichkeit, einer Idee nachzugehen, die bei Maniok noch nicht getestet wurde. Selbst kleine Erkenntnisse darüber, wie Maniok Sonnenlicht und Kohlenstoff effizienter nutzen kann, hätte einen Mehrwert für den gesamten Bereich der Pflanzenwissenschaften.“ TaCoCass wird von Gates Agricultural Innovations (Gates Ag One) finanziert. Beteiligt sind die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), das Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg, das Jan-IngenHousz-Institut in Wageningen (Niederlande), die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), das Internationale Institut für tropische Landwirtschaft (IITA) und das Nationale Forschungsinstitut für Wurzelfrüchte (NRCRI) (beide Nigeria).

60 Prozent der bayerischen Alpenwälder sind Schutzwälder, die Siedlungsräume und Infrastruktur vor den Auswirkungen von Extremwetterereignissen absichern. Auch sie geraten im Klimawandel zunehmend unter Druck. Die Eva Mayr-Stihl Stiftung fördert deshalb das Zentrum für alpine Waldwirtschaft an der Technischen Universität München (TUM). Im Fokus der Forschung stehen ein besseres Verständnis dieser Auswirkungen und zukunftsfähige Konzepte zum Erhalt der Schutzwälder. Fünf TUM-Professorinnen und -Professoren der Klima- und Forstwissenschaften bündeln im Zentrum ihre Expertise, um ein möglichst umfassendes Bild der aktuellen und zukünftigen Situation zu ermitteln.