Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #7 (2026)

Quantenphysikalische Effekte wirken nicht nur in Teilchenbeschleunigern oder Speziallaboren, sondern in jedem grünen Blatt. Denn alle biologischen Prozesse, bei denen es um Energieübertragung oder Lichtabsorption geht, unterliegen den Gesetzmäßigkeiten der Quantenphysik. Wie sich solche Quanten-Effekte auf Elektronenbewegungen auswirken, erforschen Physiker und Biologen der Universitäten Münster und Ulm sowie der Hebrew University of Jerusalem im NEXT – Quantum Biology genannten Projekt der VolkswagenStiftung. „Biologische Energieprozesse wie die Photosynthese oder die Zellatmung verlaufen in Natura viel schneller und effektiver, als sie sich mit den Gesetzen der klassischen Physik oder Chemie erklären lassen“, sagt Professor Martin Plenio von der Universität Ulm. Zusammen mit Professor Helmut Zacharias (Koordination) und Professor Michael Hippler aus Münster und dem israelischen Wissenschaftler Professor Yossi Paltiel möchte der Ulmer Quantenforscher herausfinden, welche Rolle dabei die Quantenphysik spielt. Alle vier Forschenden erhalten dafür jeweils eine halbe Million Euro.

Von Adlerfarn bis Zittergras – in Deutschland gibt es etwa 3.000 bis 3.200 wildwachsende Gefäßpflanzenarten. Bei der Bestimmung hilft seit vielen Jahrzehnten die Buch-Reihe „Exkursionsflora von Deutschland“. In der neu erschienenen Überarbeitung des Atlasbandes wurden 130 Pflanzenarten mit Habituszeichnungen neu aufgenommen, rund 40 bestehende Abbildungen ersetzt und zahlreiche weitere detailliert überarbeitet. Erstmals sind zudem die acht wichtigsten in Deutschland vorkommenden Armleuchteralgen enthalten. Das Standardwerk wird gemeinsam von Forschenden des Senckenberg Museums für Naturkunde Görlitz, der TU Dresden und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg herausgegeben.

Wie genetische Variation, Transkriptionsregulation, Mikrobiom und die daraus resultierenden Ernährungsphänotypen zusammenhängen, zeigt eine kürzlich veröffentlichte Studie. Darin hatte ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung des Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) die Beziehungen an 175 verschiedene Raps-Linien an zwei Standorten in China untersucht. Die Ergebnisse der Studie, basieren auf einer groß angelegten Feldstudie unter Verwendung moderner Datenanalysetechniken (Multi-Omics) und praktischen Tests mit isolierten Bakterien. „Wir haben das Bakterium Sphingopyxis als Schlüsselbakterium identifiziert. Es unterstützt die Bildung von Seitenwurzeln durch das Pflanzenhormon Auxin, erhöht die Biomasse und verbessert die Stickstoffaufnahme - besonders bei niedrigen Stickstoffwerten“, erläutert Dr. Guoliang Li, Wissenschaftler in der Arbeitsgruppe Quantitative Genetik und einer der Erstautoren der kürzlich in Nature Plants veröffentlichten Studie.

Durch verschiedene Faktoren haben sich in den vergangenen Tausenden und Millionen von Jahren Warm- und Eiszeiten auf der Erde abgewechselt. Dieses System könnte durch menschlichen Einfluss ins Wanken geraten, davor warnen Forschende bereits seit Jahrzehnten. Die Stimmen werden nun aber lauter. Ein Team um Forschende der Oregon State University (USA), an dem auch Thomas Westerhold vom Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen MARUM beteiligt ist, fordern nun in einem Kommentar in der Fachzeitschrift One Earth deutliche Kurskorrekturen in der Klimapolitik. In dem Artikel "The risk of a hothouse Earth trajectory" sind die wissenschaftlichen Erkenntnisse über Klimarückkopplungsschleifen und 16 Kippelemente – Subsysteme der Erde, die bei Überschreiten kritischer Temperaturschwellen an Stabilität verlieren können – zusammenfasst. Das Fazit des Teams: Mehrere Komponenten des Erdsystems sind näher an einer Destabilisierung als bisher angenommen. Dadurch ist der Planet einem erhöhten Risiko einer „Treibhaus“-Entwicklung ausgesetzt, die durch Rückkopplungsschleifen angetrieben wird. Diese könnten die Folgen der globalen Erwärmung verstärken, heißt es in dem Artikel.

Wasser und Stickstoff sind für Bäume lebenswichtig. Der Klimawandel verändert für sie jedoch die Verfügbarkeit von Wasser und damit die Aufnahme der darin gelösten Nährstoffe – besonders aus den oberen Bodenschichten, die schnell austrocknen. Wie greifen Bäume unter diesen Bedingungen auf Wasser und Stickstoff aus tieferen Bodenschichten zu? Forschende der Universität Göttingen haben erstmals in ausgewachsenen Bäumen mithilfe stabiler Isotope verfolgt, wie sie beide Stoffe aufnehmen und von der Wurzel bis in die Baumkronen leiten. Die Studie zeigt: Wasser erreicht die Baumkrone deutlich schneller. Stickstoff schwimmt nicht einfach im Wasserstrom mit, sondern wird im Boden und in der Wurzel durch biologische Prozesse, Mikroben und Pilze aufgehalten. Douglasien nutzen zudem mehr Ressourcen aus tieferen Bodenschichten als Buchen, insbesondere auf durchlässigen, sandigen Böden. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Plant, Cell & Environment veröffentlicht.

Der Klimawandel mit wechselnden Wachstumsbedingungen stellt auch die Züchtung vor immer neue Herausforderungen. Ein wichtiger Aspekt ist dabei, auch örtliche Umweltbedingungen zu berücksichtigen. Ein internationales Team unter der Leitung des Leibniz-Institutes für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hat mithilfe von KI und Big Data eine neue Methode entwickelt, um Winterweizensorten zu bestimmen, die optimal an bestimmte Standorte angepasst sind. „Unsere Studie zeigt, dass die Wechselwirkungen zwischen Genen und Umweltbedingungen der Schlüssel zu deutlich besseren Ertragsprognosen sind“, erklärt Abhishek Gogna, der Erstautor der Studie. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Genome Biology veröffentlicht.

Die Arktis erwärmt sich viermal schneller als der Rest unserer Erde. Das von den grönländischen Eispanzern abschmelzende Eis trägt erheblich zum globalen Meeresspiegelanstieg bei. Ein wichtiger Faktor dabei: pigmentierte Algen auf dem Eis. Sie verdunkeln die Gletscher-Oberfläche, reduzieren also die Albedo, und beschleunigen so die Gletscherschmelze. Zwei aktuelle Studien unter Beteiligung von Forschenden des Helmholtz-Zentrums für Geoforschung (GFZ) zeigen nun, dass sowohl das unterliegende Eis als auch Mineralstaub aus der Umgebung genug Nährstoffe liefern können, damit die Algen jeden Sommer blühen. Sie sind in den Fachjournalen Nature Communications und Environmental Science and Technology erschienen.

Kartoffeln sind ein Grundnahrungsmittel. Ernteausfälle durch Pflanzenkrankheiten wie den meldepflichtigen Kartoffelkrebs können massive wirtschaftliche Folgen haben. Ein Team der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) hat nun eine Methode entwickelt, wie Kartoffelkrebs anhand seines Duftes frühzeitig erkannt werden kann. Werden Kartoffeln vom Pilz Synchytrium endobioticum befallen, ist das zwar für Menschen ungefährlich, aber der verursachte Kartoffelkrebs entzieht den Knollen alle Nährstoffe. Eine Gefahr ist der Pilz schon, bevor sich an befallenen Knollen die typischen blumenkohlartigen Wucherungen ausbilden, die der Pflanzenkrankheit ihren Namen gaben. „Mithilfe der Gaschromatographie-Massenspektrometrie und mathematisch-statistischer Auswertungen der chemischen Daten kann man anhand der Duftstoffe ein spezifisches Infektionsmuster infizierter Kartoffelknollen nachweisen, das eine zuverlässige Unterscheidung von gesunden Proben ermöglicht“, sagt Doktorandin Sarah Vermeeren, Erstautorin der im Journal of Plant Diseases and Protection veröffentlichten Studie.