Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik KW #40 (2025)

Für die Biosynthese von Iridoiden, einer Klasse pflanzlicher Abwehrsubstanzen, die auch medizinisch relevant ist, blieb ein entscheidender Schritt bislang unentdeckt. Ein Team des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena konnte nun in Zusammenarbeit mit der University of Georgia und weiteren internationalen Partnerinnen und Partnern in der Brechwurzel nachweisen, welches Enzym für diesen Schritt verantwortlich ist. „Wir konnten zeigen, dass die von uns untersuchte Reaktion tatsächlich durch das Enzym katalysiert wird und die erwartete Substanz, das Nepetalactol, gebildet wird. Zu unserer Überraschung gehört das von uns gefundene Enzym jedoch zu einer vollkommen unerwarteten Klasse von Enzymen. Diese Enzymklasse ist bekannt dafür, eine völlig andere Reaktion zu katalysieren“, erläutert Maite Colinas, Gruppenleiterin in der Abteilung von Sarah O’Connor und Erstautorin der Studie. Das Enzym hat großes Potenzial, wichtige Iridoide und davon abgeleitete Krebsmittel zukünftig biotechnologisch herzustellen. Veröffentlicht at das Team die Ergebnisse in Nature Plants. 

Im Sommer 2022 tötete das Gift der Brackwasseralge Prymnesium parvum rund 1.000 Tonnen Fische in der Oder. In einer im Journal Ecotoxicology and Environmental Safety veröffentlichten Studie haben Forscherinnen und Forscher des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) die toxische Wirkung der Brackwasseralge Prymnesium parvum auf die Blutzellen verschiedener Oder-Fischarten analysiert. Die Ergebnisse zeigen artspezifische Unterschiede in der Empfindlichkeit gegenüber den von der Alge produzierten Giften.

Der Klimawandel stellt eine große Bedrohung für Lebewesen wie Plankton dar, welche die Grundlage der marinen Nahrungskette bilden. Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen hat anhand von Fossilienfunden nachgewiesen, dass bereits relativ geringe Klimaveränderungen Auswirkungen auf Planktongemeinschaften haben und belegen eine bedeutende ökologische Veränderung bereits vor der größten klimatischen Erwärmung der letzten 90 Millionen Jahre. Dazu hatten sie untersucht, wie Phytoplankton-Gemeinschaften der höheren Breiten auf das Paläozän-Eozän-Wärmemaximum (PETM) vor rund 56 Millionen Jahren reagiert hatten. In ihrer Studie, die auf fossilen Überresten von kalkhaltigem Nannoplankton basiert – mikroskopisch kleine, einzellige Algen, die im Oberflächenozean Photosynthese betreiben und Schalen aus Kalziumkarbonat produzieren – hat das Team rekonstruiert, wie sich die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft verändert hat, sowohl vor als auch während des PETM. Die aktuelle Studie ist die erste, die das Vor-PETM Ereignis im Detail dokumentiert, dessen globale Bedeutung ist bisher unsicher. Ihre Ergebnisse hat das Team in Communications Earth & Environment veröffentlicht.

Ein interdisziplinäres Forschungsprojekt zur Entwicklung der frühesten Landwirtschaft zeigt, dass bäuerliche Gesellschaften bereits vor knapp 7000 Jahren begannen, neue Getreidesorten in ihr Kulturpflanzenspektrum zu integrieren. Die Ergebnisse der Studie „Dynamics of early agriculture – multivariate analysis of changes in crop cultivation and farming practices in the Rhineland (Germany) between the 6th and early 4th millennium BCE“ sind im Journal of Archaeological Science erschienen. 

Bestimmte Abschnitte im Genmaterial aufspüren und analysieren ist eine bisher sehr aufwändige Aufgabe. Ein Forschungsteam hat nun einen Weg gefunden, diesen Prozess erheblich zu vereinfachen. TEtrimmer ist eine Software, mit der mobile DNA-Sequenzen, sogenannte transposable Elemente (TEs), gefunden und verglichen werden können. Die Forschungsergebnisse des Teams um Professor Ralph Panstruga vom Lehr- und Forschungsgebiet für Molekulare Zellbiologie der Pflanzen an der Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH), die in Zusammenarbeit mit Professorin Tony Heitkam (Lehrstuhl für Molekulare Botanik) und Juniorprofessorin Lisa Fürtauer vom Institut für Biologie III (Pflanzenphysiologie) entstanden sind, erschienen nun in der Fachzeitschrift Nature Communications. Das Programm verbindet phylogenetische Analysen mit maschinellem Lernen, um TE-Sequenzen zu gruppieren, und nutzt eine neuartige Sliding-Window-Strategie, also eine Filtertechnik, die schlecht konservierte DNA-Bereiche entfernt. Zudem bietet es eine benutzerfreundliche grafische Oberfläche und detaillierte Ergebnisberichte.

Eine neue Methode hilft dabei, Pflanzen beim Atmen zuzusehen. Ein Forschungsteam um den Marburger Physiker Professor Dr. Martin Koch hat dazu die Terahertz-Spektroskopie weiterentwickelt. Nun können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beobachten, wann Pflanzen ihre Blattöffnungen (Stomata) öffnen oder schließen. Um die Methode zu erproben, verglichen die Forschenden gewöhnliche Arabidopsis-Pflanzen mit Varianten, die wegen einer bestimmten Genmutation ihren Wasserhaushalt schlechter regulieren können. Die Ergebnisse sind im Fachmagazin Scientific Reports erschienen.

Die Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum) ist als Bioenergiepflanze eine ökologisch vorteilhafte Alternative zu Silomais. Das ist das Ergebnis einer mehrjährigen Vergleichsstudie. Wie gut sie wächst und ob sie eine ökologische Alternative zu Mais ist, haben Forschende der Professur für Agrarökologie und des Ökologisch-Botanischen Gartens (ÖBG) der Universität Bayreuth über einen Zeitraum von vier Jahren in der Lysimeteranlage des ÖBGs erforscht – einer Anlage, in der Sickerwasser beprobt werden kann. So konnten die Pflanzen unter kontrollierten Bedingungen wachsen, sowohl bei guter Wasserversorgung als auch unter moderatem Trockenstress, um die Herausforderungen des Klimawandels zu simulieren. „Unsere Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Silphie ab dem zweiten Jahr mehr Biomasse produziert als Mais. Besonders bemerkenswert ist die Fähigkeit der Silphie, Stickstoff effizient aus dem Boden aufzunehmen und dadurch die Auswaschung von Nitrat – einer Stickstoffverbindung – ins Grundwasser drastisch zu reduzieren“, sagt Anna Hollweg, Masterandin an der Professur Agrarökologie und Erstautorin der Studie. Im dritten und vierten Experimentjahr lag die Nitratauswaschung unter Silphie um bis zu 99 % niedriger als unter Mais. Über ihre Ergebnisse berichten sie im Fachjournal GBC Bioenergy.

Die Biodiversität in Europas Wäldern ist bedroht. Ursache ist die vielerorts großflächig einheitliche oder intensive Nutzung. Es gibt viele Methoden des Waldmanagements. Doch wie sich unterschiedlich kombinierte Ansätze auf die biologische Vielfalt auswirken, ist kaum erforscht. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universitäten Göttingen und Jyväskylä in Finnland hat nun untersucht, wie das Waldbewirtschaftungskonzept „Triad“ zum Erhalt der Biodiversität in europäischen Buchenwäldern beiträgt, das wirtschaftliche und ökologische Ziele in Einklang bringen soll, indem Wälder räumlich unterteilt werden: Bestimmte Zonen dienen vorrangig der Holzproduktion, während ungenutzte Flächen dem Artenschutz vorbehalten bleiben und wiederum andere durch schonende Nutzung beide Ziele verbinden sollen. Für die Analyse entwickelten die Forschenden virtuelle Landschaften anhand von Daten, die sie in Wäldern der drei Kategorien gesammelt haben. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.