Ein internationales Team hat die morphologische Vielfalt fossiler Blüten analysiert und mit der Vielfalt lebender Arten verglichen. Das spannende Ergebnis: Blühende Pflanzen hatten bereits kurz nach ihrer Entstehung in der Kreidezeit eine große Anzahl verschiedener Blütentypen hervorgebracht und diese früheste Blütenvielfalt war größer als die heutige. Die Studie hat das Team um Botaniker*innen der Universität Wien soeben in der Fachzeitschrift New Phytologist veröffentlicht.

Quelle: Uni Wien

Die Verfügbarkeit von Eisen als essentieller Mikronährstoff für Pflanzen ist stark vom pH-Wert des Bodens abhängig. Leiden Pflanzen unter Eisenmangel, so setzten bestimmte Pflanzen Cumarine frei. Welche Art dieser kleinen sekundären Metaboliten hauptsächlich freigesetzt wird, hängt vom jeweiligen pH-Wert des Bodens ab. Ein Forschungsteam unter Führung des IPK Leibniz-Instituts hat am Beispiel der Modellpflanze Arabidopsis thaliana gezeigt, wie unterschiedliche Cumarine genutzt werden, um die Eisen-Aufnahme unter sauren und unter alkalischen Bedingungen zu maximieren und darüber in der Fachzeitschrift The Plant Cell berichtet.

Quelle. IPK (pdf-Datei)

Pflanzen, bei denen ein Ionenkanal der Vakuole hyperaktiv ist, sind extrem gestresst und wachsen schlecht. Doch die Ackerbohne macht da eine Ausnahme, wie ein Würzburger Forschungsteam um Irene Marten nun im Fachmagazin eLife schildert. Sie untersuchten, ob es pflanzenartspezifische Variationen im TPC1-Gen gibt und wie sich diese Änderungen auf die Arbeitsweise des Kanals und damit auf die elektrische Erregbarkeit der Vakuole auswirken. In Patch-Clamp-Untersuchungen belegte Dr. Jinping Lu, die Erstautorin der eLife-Studie, dass bei der Ackerbohne der TPC1-Kanal sehr viel aktiver und damit stärker geöffnet ist als bei der Ackerschmalwand. Die Hyperaktivität des Ackerbohnen-Kanals löst bei den Vakuolen eine elektrische Hypererregbarkeit aus. Obwohl der Ackerbohnen-TPC1-Kanal länger geöffnet ist, sind die Ackerbohnen nicht gestresst und wachsen normal.

Quelle: Uni Würzburg

Eine aktuelle Studie untersucht die genomische Struktur der fleischfressenden Kannenpflanze Nepenthes gracilis und zeigt, wie Polyploidie zu evolutionären Innovationen beiträgt. Also wie mehr als zwei Chromosomensätze in der Zelle bei der Evolution spielen und wie neue Gene entstehen.
"Interessanterweise stellte sich heraus, dass es die rezessiven Subgenome sind, die mit neuen Genen angereichert sind. Diese überraschende Entdeckung lässt vermuten, dass die rezessiven Subgenome einen wichtigen Beitrag zur evolutionären Anpassung der Pflanze leisten", sagt Pflanzenwissenschaftler Kenji Fukushima vom Lehrstuhl für Botanik I der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Dies gelte insbesondere für Merkmale wie die Kannenblätter, die zum Insektenfang verwendet werden, und die Zweihäusigkeit (Diözie), also das Vorhandensein getrennter männlicher und weiblicher Pflanzen. Neben der Erforschung der Genetik von Nepenthes gracilis erlaubt die in Nature Plants veröffentlichte Studie des Teams auch Rückschlüsse auf Pflanzenvielfalt und Anpassung im Allgemeinen und könnte wertvolle Beiträge zur Landwirtschaft leisten. „Gerade dort sind Mechanismen des Nährstofftransports und der Fortpflanzung von größtem Interesse“, erklärt Fukushima. Die Erkenntnisse aus der Studie könnten dazu beitragen, diese Prozesse besser zu verstehen und somit zu einer nachhaltigen und effizienten landwirtschaftlichen Praxis beitragen.

Quelle: Uni Würzburg

Ein Forschungsteam hat ein Gen entschlüsselt, das den Stressabbau in Pflanzen steuert. Umwelteinflüsse können Stress auslösen, wodurch ihr Wachstum und ihre Vermehrungsfähigkeit eingeschränkt werden. Das Forschungsteam hat nun die entscheidende Funktion des Gens GAS2 in der Modelpflanze Arabidopsis entschlüsselt: Das Gen steuert einen speziellen Signalweg, über den das Stresshormon Abscisinsäure abgebaut wird. Dieser Signalweg ermöglicht die Samenkeimung und auch die Überlebensfähigkeit beispielsweise bei Trockenstress. Wichtig sind diese neuen, im Magazin Nature Communications von Pflanzenbiolog*innen der Technischen Universität Braunschweig und des Julius Kühn-Instituts Braunschweig veröffentlichten Erkenntnisse etwa in der Landwirtschaft und Pflanzenzucht.

Quelle: TU Braunschweig

Ein Forschungsteam hat in einer Studie nachweisen, dass in artenreicheren Umgebungen pflanzliche Biomasse entsteht, die sich nach dem Absterben im Boden langsamer zersetzt. Das hat zur Folge, dass mehr Kohlenstoff im Boden gespeichert wird. In trockenen und heißen Klimazonen ist dieses Phänomen besonders ausgeprägt. Die im Oktober im Fachjournal Nature Communications veröffentlichte Studie basiert auf Daten aus 84 Grasländern auf insgesamt sechs Kontinenten. Studienleiterin Marie Spohn von der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften und 29 weitere Forschende aus der ganzen Welt haben mit ihrer Untersuchung das Verständnis dafür erheblich erweitert, wie die Kohlenstoffspeicherung in Grasländern funktioniert und mit der biologischen Vielfalt und dem Klima zusammenhängt. Professorin Sylvia Haider von der Leuphana Universität Lüneburg hat für die Studie eine Fläche in Bad Lauchstädt, südlich von Halle, untersucht.

Quelle: Leuphana Universität Lüneburg

Auf unseren globalisierten Handels- und Transportwegen verschleppen wir Menschen – ob absichtlich oder unabsichtlich – Pflanzen, Tiere, Bakterien oder Viren aus ihren ursprünglichen Verbreitungsgebieten in neue Lebensräume, wo sie zu großen Problemen führen können. Wie viele dieser gebietsfremden Arten es weltweit bereits gibt und welche Gruppen von Lebewesen besonders invasiv sind, hat eine Studie untersucht, die jetzt in der Fachzeitschrift Global Ecology and Biogeography erschienen ist. Dazu haben die Forschenden eine umfassende Liste der bislang beschriebenen gebietsfremden Arten erstellt – es sind rund 37.000 weltweit – und diese nach der biologischen Taxonomie gruppiert. Das Ergebnis: Egal ob mikroskopisch klein oder nilpferdgroß, ob an Land oder unter Wasser – von allen uns bekannten Lebewesen sind bislang im Durchschnitt etwa ein Prozent irgendwohin auf der Welt eingeschleppt worden oder eingewandert, wo sie ursprünglich nicht existierten. Bei einigen Gruppen hat sich außerdem gezeigt, dass sie überproportional häufig außerhalb ihres angestammten Verbreitungsgebiets etabliert sind, darunter Säugetiere, Vögel, Fische, Insekten, Spinnen und Pflanzen. „Das sind meist die Arten, die vom Menschen absichtlich für die Landwirtschaft, den Gartenbau, die Forstwirtschaft oder einfach aus Liebhaberei eingeführt wurden,“ erklärt Dr. Elizabeta Briski vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Insgesamt deuteten ihre Ergebnisse auf ein enormes Potenzial für zukünftige biologische Invasionen in verschiedenen Artengruppen hin, resümieren die Ökolog*innen. Daher mahnen sie dringend Maßnahmen an, um zukünftige Einschleppungen zu verhindern und die schädlichsten invasiven Arten, die bereits etabliert sind, unter Kontrolle zu bringen.  

Quelle: GEOMAR

Die Wiederherstellung natürlicher Wälder könnte rund 226 Gigatonnen (Gt) Kohlenstoff binden – allerdings nur dann, wenn die Menschheit auch ihre Treibhausgasemissionen stark reduziert. Zudem braucht es gemeinsame Anstrengungen zum Erhalt und zur Wiederherstellung der biologischen Vielfalt. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie von Hunderten von Wissenschaftler*innen aus der ganzen Welt, darunter Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich), die heute in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Die Studie unterstreicht die entscheidende Bedeutung der Erhaltung, Wiederherstellung und nachhaltigen Bewirtschaftung von Wäldern für das Erreichen der internationalen Klima-​ und Biodiversitätsziele. Die Forschenden betonen, dass dieses Potenzial durch Anreize für gemeinschaftliche Anstrengungen zur Förderung der Biodiversität erreicht werden kann.

Quelle: ETH Zürich

Ob ein bestimmter, zur Kohlenstofffixierung konkurrierender Stoffwechselweg bei der Photosynthese eine Schutzfunktion für die Pflanzen hat, hat nun ein deutsch-amerikanisches Forschungsteam unter Leitung der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) untersucht. Im Laufe des Tages schwankt die Lichtintensität stark und daher fluktuiert die Menge an verfügbarer chemischer Energie in Form von ATP und NAD(P)H. Gefährlich wird es für die Pflanze, wenn sie plötzlichem Starklicht ausgesetzt ist: Da nur begrenzte Mengen der Vorläufermoleküle für ATP und NAD(P)H vorliegen, kann dann nur ein Teil der absorbierten Licht- in chemische Energie umgewandelt werden. Überschüssige Lichtenergie verursacht an Proteinen sogenannte photooxidative Schäden. Das Forschungsteam um Prof. Dr. Ute Armbruster vom HHU-Institut für Molekulare Photosynthese untersuchte daher, ob die Photorespiration Pflanzen bei stark wechselnden Lichtbedingungen vor photooxidativen Schädigungen schützt. Erstautorin der im Fachjournal Nature Communications Dr. Thekla von Bismarck resümiert: „Photorespiration scheint keine wesentliche Rolle zum Schutz der Pflanzen bei Starklichtphasen von fluktuierenden Lichtverhältnissen einzunehmen. Pflanzen ohne voll funktionsfähige Photorespiration wachsen eher besser unter fluktuierenden als unter konstanten Lichtbedingungen.“ Die Ergebnisse sind zur Verbesserung vom Ernteertrag durch synthetische Umgehungen der Photorespiration interessant. Die Aktivierung eines pflanzeneigenen alternativen Stoffwechselwegs im Chloroplasten könnte dazu genutzt werden, um bei der Photorespiration freiwerdendes CO₂ in der Nähe von Rubisco freizusetzen und somit Photosynthese unter dynamischen Lichtbedingungen zu verbessern.

Quelle: HHU

In den Straßen Kölns sind verschiedene Linien der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) vorhanden und spezifisch an die verschiedenen Nischen angepasst, die sie in der städtischen Umwelt bewohnen. Das zeigt ein Forschungsteam der Universitäten Köln und Potsdam sowie des Kölner Max-Planck-Instituts für Züchtungsforschung in der Fachzeitschrift Journal of Ecology. Wie sie schildern, unterscheiden sich die regionalen Kölner Linien von A. thaliana stark in typischen Merkmalen des Lebenszyklus, wie etwa der Regulation von Blüte und Keimung. Dadurch können sie ihre Fortpflanzung an lokale Umweltbedingungen wie Temperatur und menschliche Störungen gezielt anpassen. Die Wissenschaftler*innen des Sonderforschungsbereichs / Transregio 341 "Pflanzenökologische Genetik" hatten dazu unterschiedliche Pflanzenlinien analysiert, die an Standorten in einem relativ kleinen Umkreis im Kölner Süden wuchsen.

Quelle: Uni Köln

Bei niedrigen Temperaturen verändern sich Nährstoffgehalt und Geschmack von Grünkohl – und zwar je nach Sorte auf unterschiedliche Art und Weise. Ein Team um die Biologen Dr. Christoph Hahn und Prof. Dr. Dirk Albach, beide Universität Oldenburg, berichtet in einer nun in einem Sonderband im Fachjournal Horticulturae veröffentlichten Studie, dass die Konzentration der für den typischen Kohlgeschmack verantwortlichen Glucosinolate bei manchen Sorten ansteigt, wenn es kalt wird, bei anderen dagegen sinkt.

Quelle: Uni Oldenburg

Fotos von Tier- und Pflanzenarten, die in den Sozialen Medien geteilt werden, können einen wichtigen Beitrag zum Schutz der Biodiversität leisten – vor allem in tropischen Gebieten. Zu diesem Schluss kommt ein Forschungsteam unter Leitung des Deutschen Zentrums für Biodiversitätsforschung (iDiv), des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Universität von Queensland (UQ). In drei Studien, die in BioScience, One Earth und Conservation Biology veröffentlicht wurden, zeigen sie am Beispiel Bangladeschs, dass Facebook-Daten einen wichtigen Beitrag zum Biodiversitätsmonitoring und zur Bewertung potenzieller Schutzgebiete leisten können.

Quelle: iDiv

In einer großangelegten Studie mit fast 400 Partner*innen und unter Leitung von Forschenden der ETH Zürich haben Wissenschaftler*innen weltweit Daten über Baumarten zusammengetragen. Die jetzt in der Fachzeitschrift Nature Plants veröffentlichte Studie verbessert das Verständnis von unterschiedlichen Blatttypen der Bäume und ermöglicht so Rückschlüsse auf Ökosysteme und den CO₂-Kreislauf. So kam eine globale, bodengestützte Bewertung der Variation von Waldblatttypen zustande, indem die Daten von fast 10.000 Waldinventurflächen mit den Datensätzen der internationalen Plant Trait Database TRY zu Blattform (Laub- vs. Nadelblatt) und Habitus (immergrün vs. laubabwerfend) zusammengeführt wurden. Bayreuther Wissenschaftler*innen haben ihr Wissen über die Kilimanjaro-Region für diese Studie beigesteuert. „Wir fanden heraus, dass die globale Variation der Blatt Lebensdauer (LEAF HABIT) in erster Linie vom Ausmaß der saisonalen Temperaturschwankungen und den Bodeneigenschaften abhängt, während die Blattform in erster Linie von der Temperatur bestimmt wird“, sagt PD Dr. Andreas Hemp vom Lehrstuhl für Pflanzensystematik der Universität Bayreuth.

Quelle: Uni Bayreuth

Es gibt bestimmte Zeitfenster im Lebenszyklus von Weizen-Pflanzen, in denen Umweltfaktoren wie Temperaturen oder Niederschläge besonders großen Einfluss auf die späteren Erträge haben. Das hat ein Team um den Agrarwissenschaftler Prof. Dr. Tsu-Wei Chen von der Humboldt-Universität zu Berlin mit einem neuen statistischen Verfahren nachweisen können. Wie hoch die Ertragseinbußen bei ungünstigen Umweltbedingungen sind, ist auch von der genetischen Ausstattung einzelner Sorten abhängig. Daher können die Erkenntnisse wichtige Impulse für die künftige Züchtung von stressresistenten Weizensorten liefern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature Plants. Das neue statistische Verfahren hatten die Forschenden aus Daten aus Feldversuchen generiert, mit 220 unterschiedlichen Winterweizensorten, die an sechs Versuchsstandorten in ganz Deutschland in drei aufeinanderfolgenden Saisons angebaut worden waren.

Quelle: HU Berlin

Mikroalgen kompensieren Nährstoffmangel mithilfe einer lichtgetriebenen Protonenpumpe, womit sie sich auch an die Auswirkungen des Klimawandels anpassen können. Diesen Mechanismus haben Forschende des GEOMAR Helmholtz Zentrums für Ozeanforschung Kiel, der Universität von East Anglia (UEA) und der Universität Würzburg entdeckt. Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichen sie heute in der Zeitschrift Nature Microbiology. Die Entdeckung öffnet den Weg für biotechnologische Entwicklungen, die den negativen Auswirkungen veränderter Umweltbedingungen wie der Erwärmung der Ozeane und sogar der sinkenden Produktivität von Nutzpflanzen entgegenwirken könnten.

Quelle: GEOMAR

Pflanzliches Plankton spielt eine entscheidende Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Eine neue Studie vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, die jetzt in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, zeigt, wie Änderungen in den Körperfunktionen des Phytoplanktons, insbesondere bei der Nährstoffaufnahme, die chemische Zusammensetzung des Ozeans und sogar der Atmosphäre beeinflussen können. Dies legt nahe, dass Veränderungen in der Physiologie des marinen Phytoplanktons einen Einfluss auf das globale Klima haben können.

Quelle: GEOMAR

Wie sich eine kleine Gruppe von Pflanzenstammzellenerfolgreich gegen Infektionen wehrt, zeigen Marco Incarbone, jetzt am MPIMP Golm, Gabriele Bradamante und ihre Koautoren am Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) nun im Fachmagazin PNAS. Demnach sind Salicylsäure und RNA-Interferenz für diese antivirale Immunität der Stammzellen verantwortlich. Die Ergebnisse wurden am 12. Oktober veröffentlicht.

Quelle: GMI

Die Nahrungsmittelproduktion verdoppeln, Wasser sparen und gleichzeitig die Kohlenstoffspeicherung erhöhen – das klingt paradox, wäre aber, zumindest nach dem biophysikalischen Potenzial der Erde, theoretisch möglich. Nötig wäre allerdings eine radikale räumliche Neuordnung in der Landnutzung. Das haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des Heidelberg Institute for Geoinformation Technology (HeiGIT), einem An-Institut der Universität Heidelberg, herausgefunden. Ihre Ergebnisse haben sie in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Quelle: KIT

Einzelne Arten ganz unterschiedlicher Pflanzenfamilien bilden spezielle, von Indol abgeleitete Abwehrstoffe, sogenannte Benzoxazinoide: Der Syntheseweg dieser Verbindungen war jedoch bislang nur für Gräser wie Mais bekannt. Ein Team des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie konnte nun durch die Untersuchung von zwei weit entfernt verwandten Pflanzenarten, der Gewöhnlichen Goldnessel und der Zebrapflanze, zeigen, dass im Vergleich zum Mais ganz unterschiedliche Enzyme für die Bildung dieser speziellen Abwehrstoffe verantwortlich sind. Die Biosynthese dieser Stoffe hat sich im Laufe der Evolution mehrfach unabhängig voneinander entwickelt, legen sie im Fachmagazin PNAS dar.

Quelle: MPI für chemische Ökologie

Je baumartenreicher Wälder sind, desto schneller wachsen die Bäume und desto mehr CO₂ können sie binden. Welche Mechanismen dahinter legen, zeigt eine gemeinsame Studie von TU Dresden, Leuphana Universität Lüneburg, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Universität Leipzig, Universität Montpellier und dem Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig. Die Ergebnisse sind nun im Journal Science Advances erschienen.

Quelle: TU Dresden

Eine wachsende Weltbevölkerung benötigt ausreichend Nahrungsmittel. Deren Produktion führt durch Überdüngung zu einer erhöhten Stickstoffbelastung in der Landwirtschaft, was sich negativ auf Menschen, Klima und Ökosysteme auswirkt. Dass die heutige Getreideproduktion mit einer deutlich geringeren globalen Gesamtdüngung aufrechterhalten werden könnte, wenn der Einsatz von Stickstoffdünger weltweit gleichmäßig über die Anbauflächen verteilt würde, zeigen Modelle von Forschenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Über ihre Ergebnisse berichten sie in Communications Earth & Environment.

Quelle: KIT

In Europa und Amerika stammen viele der dortigen gebietsfremden Pflanzenarten vom eigenen Kontinent und haben ihren Ursprung meist in den Regionen der niedrigeren Breitengrade – ein Problem, das durch den Klimawandel noch verschärft werden könnte. Zu diesem Schluss kommt ein internationales Forschungsteam unter der Leitung Konstanzer Biologinnen und Biologen in seiner aktuellen Studie. In der Studie in Science Advances konnten die Forschenden nachweisen, dass auf den betrachteten Kontinenten mehr als die Hälfte (56.7%) der gebietsfremden Pflanzenarten, die sich erfolgreich in neuen Gebieten angesiedelt haben, ursprünglich vom eigenen Kontinent stammten. Besonders hoch waren die Anteile in Europa und Nordamerika. Auffällig niedrig war der Anteil hingegen in Australien. Bei den drei der untersuchten Kontinente mit dem höchsten Anteil an intrakontinentalen gebietsfremden Pflanzen – Europa, Nord- und Südamerika – stellten die Forschenden zudem Gemeinsamkeiten in den Ausbreitungsmustern fest: Die intrakontinentale Verbreitung erfolgte in der Mehrzahl der Fälle von den äquatornahen Regionen in Richtung der jeweiligen Pole. „Mit steigender Nähe zum Äquator steigt auch die Vielfalt der in einer Region natürlicherweise vorkommenden Arten. Es gibt in diesen Regionen also schlichtweg einen viel größeren Fundus an Arten, der in Richtung der Pole verbreitet werden kann, als umgekehrt“, gibt Zhijie Zhang, Erstautor der Studie, eine Erklärung für das Phänomen.

Quelle: Uni Konstanz

Ein Chloroplasten-Enzym schützt Pflanzen vor pathologischen Proteinansammlungen, die bei Menschen die Huntington-Krankheit sowie andere neurodegenerative Erkrankungen auslösen können. Das schildern Forschende der Exzellenzcluster für Alternsforschung CECAD und für Pflanzenwissenschaften CEPLAS der Universität zu Köln in der Fachzeitschrift Nature Aging. In ihrer Veröffentlichung „In-planta expression of human polyQ-expanded huntingtin fragment reveals mechanisms to prevent disease-related protein aggregation“ zeigen sie, dass ein aus Pflanzen gewonnenes synthetisches Enzym – die sogenannte stromal processing peptidase (SPP) – Proteinverklumpungen verhindert, die für die krankhaften Veränderungen in Modellen der Huntington-Krankheit (menschliche Zellen und der Fadenwurm Caenorhabditis elegans) verantwortlich sind.

Quelle: Uni Köln

Sogenannte Molekulare Uhren haben die Evolutionsbiologie revolutioniert: Anhand von DNA-Mutationen zwischen den Arten lässt sich auch ohne datierte Fossilien abschätzen, wann genau sich neue Äste im Stammbaum des Lebens bilden. Für kurze Zeiträume sind solche Uhren allerdings nicht brauchbar, da sie zu langsam getaktet sind. Forschende der Technischen Universität München (TUM), des GEOMAR und der Universität Georgia stellen im Fachjournal Science eine neuartige, schnell tickende molekulare Uhr vor, die auf Epimutationen – zufälligen Veränderungen im Erbgut – beruht. Diese neue Uhr wird dazu beitragen, die Veränderungen der biologischen Vielfalt in der jüngsten Vergangenheit zu verfolgen.  

Quelle: GEOMAR

Wie auf molekularer Ebene Pilz-Infektionen reguliert werden, haben Forschende der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat zusammen mit Kolleginnen und Kollegen aus Frankfurt/Main und Aachen aufgeklärt. Dazu untersuchten sie, wie der den Maisbeulenbrand verursachende Pilz Ustilago maydis auf RNA-Ebene reguliert wird. Angewendet hat das Team eine leistungsfähige RNA-Markierungstechnik für Pilze, die im lebenden Organismus (in vivo) funktioniert. Die Forschenden fanden heraus, wie ein wichtiges RNA-bindendes Protein (kurz RBP) mit Namen Khd4 das Wachstum infektiöser Hyphen reguliert, also die fadenförmige Erscheinungsform der Pilze, die eine Infektion auslösen. Prof. Dr. Michael Feldbrügge (HHU) resümiert: „Wir haben erstmals ein neues regulatorisches Konzept für Infektionen entdeckt: Ein einziges RBP steuert das polare Wachstum von infektiösen Hyphen, indem es die Stabilität von mRNAs bestimmt, die wiederum den Membranverkehr regulieren. Dies eröffnet Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Fungizide, die RBPs als neue Ziele für die Bekämpfung von Pilzen nutzen.“ Seine Ergebnisse hat das Team um Feldbrügge im Fachjournal PNAS veröffentlicht.

Quelle: HHU

Die Veränderung der Klimabedingungen stellt den europäischen Wald vor immer größere Herausforderungen. Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben erstmalig einen satellitenbilderbasierten Datensatz von über 64.000 Waldbränden zwischen 1986 und 2020 in Europa ausgewertet. Das Ergebnis: Die Zahl der Brände stagnierte, allerdings treten extrem große und schwere Feuer in Europa vor allem bei hoher Trockenheit auf. Der Klimawandel mit seinen trockenen Sommermonaten schafft für zukünftige Waldbrände daher ideale Bedingungen. Über ihre Ergebnisse berichtet das Team im Fachjournal Global Change Biology.

Quelle: TUM

Pflanzen werden vielfach Fähigkeiten zugeschrieben, wie sie in der Tier- oder Menschenwelt bekannt sind. Demnach sind Bäume zu Gefühlen fähig und dazu in der Lage, wie Mütter für ihren Nachwuchs zu sorgen. In einem Beitrag für das Review Journal Trends in Plant Science sind nun 32 internationale Pflanzen- und Forstwissenschaftler solchen Zuschreibungen nachgegangen. Die Forscherinnen und Forscher haben unter der Leitung von Prof. Dr. David G. Robinson, emeritierter Professor am Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg, die Aussagen in zwei populären Veröffentlichungen zum Thema Wald analysiert und kommen zu dem Schluss, dass hier Mutmaßungen mit Fakten gleichgesetzt werden.

Quelle: Uni Heidelberg

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena erforschen den bislang weitgehend unbekannten Biosyntheseweg, der in Pflanzen zur Bildung von Herzglykosiden führt. In einer in der Zeitschrift Nature Plants
veröffentlichten Studie stellen sie zwei Enzyme aus der Familie CYP87A als Schlüssel-Enzyme vor, die in zwei verschiedenen Pflanzenfamilien die Bildung von Pregnenolon, dem Ausgangsstoff für die Biosynthese der pflanzlichen Steroide, katalysieren. Die Entdeckung solcher Enzyme soll dazu beitragen, Plattformen für eine günstige und nachhaltige Herstellung hochwertiger Steroidverbindungen für die medizinische Nutzung zu entwickeln.

Quelle: MPI für Chemische Ökologie

Der Klimawandel setzt der Vegetation global gesehen stark zu. Das bestätigt eine Studie, die der Potsdamer Geowissenschaftler Dr. Taylor Smith gemeinsam mit Prof. Niklas Boers von der Technischen Universität München und dem Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung durchgeführt hat. Die beiden Forschenden haben eine neuartige Methode entwickelt, um die Widerstandsfähigkeit der Vegetation auf verschiedenen räumlichen Ebenen anhand von Satellitendaten zuverlässiger abschätzen zu können. Ihre in Nature Ecology & Evolution veröffentlichte Arbeit zeigt die Schwierigkeiten auf, die mit der Abschätzung der Vegetationsresilienz auf globaler Ebene verbunden sind und stellt eine Methodik vor, mit der sich quantifizieren lässt, wie zuverlässig diese Abschätzungen sind.

Quelle: Uni Potsdam

Ob in Salatdressings, zum Anbraten und Frittieren oder im Kuchenteig – pflanzliche Öle sind eine Hauptzutat bei der Zubereitung von Lebensmitteln. Forschenden des Lehrstuhls für Lebensmittelchemie an der Bergischen Universität Wuppertal ist es nun gelungen, bisher unbekannte Fettsäuren in Raps- und Leinsamenöl aufzuspüren. So konnten sie die aktuell nur wenig erforschte Densipolsäure, eine Omega-3-Fettsäure, in diesen Ölen eindeutig identifizieren und ihren Gehalt bestimmen, wie sie im Journal of Agricultural and Food Chemistry berichten.

Quelle: Uni Wuppertal

Kolumbien ist das Land mit der dritthöchsten Artenvielfalt auf unserem Planeten, wenn es um die Diversität von Pflanzen und Wirbeltieren geht. Nun hat ein kolumbianisch-deutsches Forschungsteam des Botanischen Gartens Berlin gemeinsam mit seinen kolumbianischen Partnern belegt, dass diese Lebensfülle auch für die Organismengruppe der Flechten gilt: Nicht weniger als 666 Arten fanden sie auf Expeditionen im kolumbianischen Amazonasgebiet, darunter sind 28 neu für die Wissenschaft. Beschrieben sind die neuen Arten im Fachmagazin BioOne.

Quelle: Botanischer Garten Berlin

Bei einem leichten Stickstoffmangel kommt es zu einer Verlängerung der Haupt- und Seitenwurzeln. Wie Pflanzen mit ihren Wurzelhaaren auf einen derartigen Mangel reagieren und welche Mechanismen dahinterstecken, hat nun ein internationales Forschungsteam unter Führung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in der Pflanze Arabidopsis thaliana untersucht. Ihm ist es gelungen, eine dreistufige Abfolge molekularer Komponenten aufzudecken, über die das Wachstum der Wurzelhaare zur Aufnahme von Stickstoff gesteuert wird. "Und wir haben Transkriptomstudien, molekulargenetische und zellbiologische Ansätze integriert, um nachzuweisen, dass die durch den Stickstoffmangel induzierte Wurzelhaarverlängerung auf einer räumlich koordinierten Auxin-Signalkaskade aufbaut. Diese greift über das Transkriptionsmodul RHD6-LRL3 in das Entwicklungsprogramm der Wurzelhaare ein,“ sagt erklärt Prof. Dr. Nicolaus von Wirén vom IPK. Da mehr und längere Wurzelhaare für Pflanzen eine effiziente Strategie sind, um ihre Wurzeln mit den Nährstoffen im Boden in Kontakt zu bringen, eröffnen diese Erkenntnisse die Möglichkeit, neue Zuchtziele für die Entwicklung von Pflanzen mit verbesserter Stickstoffaufnahme zu definieren. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht.

Quelle: IPK (pdf)

Als wesentlichen Faktor der Wolkenbildung haben Forschende des Paul Scherrer Instituts (PSI) Sesquiterpene identifiziert. Die von Pflanzen emittierten, gasförmigen Kohlenwasserstoffe befanden sich bislang noch nicht im Fokus der Forschung - auch weil sie schwer zu messen sind. Die Studie des internationalen CLOUD-Projekts (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) am Kernforschungszentrum CERN erschien nun im Fachmagazin Science Advances. Die Erkenntnisse könnten helfen, die Unsicherheiten von Klimamodellen zu reduzieren und präzisere Vorhersagen zu treffen.

Quelle: PSI

In den heute nur spärlich bewachsenen Polargebieten der Arktis gab es im Eozän vor rund 50 Millionen Jahren ausgedehnte, üppige Laubwälder bei einer Kombination aus Treibhausklima und einem gegenüber heute fast doppelt so hohen Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre. Allerdings herrschten in diesen Regionen hoher Breitengrade – wie heute – extreme Lichtverhältnisse: monatelanges Dauerdunkel im Winter und eine, wenn auch tiefstehende, nie untergehende Sonne im Sommer. Vergleichbare Umweltbedingungen sind in dieser Kombination heute auf der Erde nicht zu finden. Daher untersuchte ein Forschungsteam die Lebensbedingungen damals, wollte wissen, ob die Pflanzen ihren Lichtbedarf in dem extremen Wechsel der Tageslängen ausgleichen konnten und ob dabei die damals verbreitete Großblättrigkeit der Laubbäume eine Rolle spielte. Das Team der Universität Tübingen und vom Staatlichen Museum für Naturkunde in Stuttgart wendete quantitative Modelle der Fotosyntheseleistung an, welche die speziellen Lichtverhältnisse nachbilden können, auf fossile Verwandte des Lebkuchenbaumes (Cercidiphyllum japonicum) an. Insgesamt kam das Team auf eine überraschend hohe Produktivität der Wälder. Legt man die aktuellen pflanzenphysiologischen Daten zum Fotosyntheseapparat zugrunde, so dürfte die Fotosyntheseleistung um mindestens 30 bis 60 Prozent höher gelegen haben als an einem heutigen Standort gemäßigter mittlerer Breiten. Hauptfaktor der Verstärkung ist dem Team zufolge der erhöhte Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre gewesen. Verallgemeinern ließen sich ihre Ergebnisse jedoch nicht, betonen die Forschenden, die ihre Studie in der Fachzeitschrift Paleoceanography and Paleoclimatology veröffentlichten.

Quelle: Uni Tübingen

Ein Forschungsteam hat einen wichtigen Rezeptor bei wilden Kartoffelsorten aufgespürt, der für neuartige breite Resistenz gegen Knollenfäule verantwortlich ist. Die Bekämpfung der Kraut- und Knollenfäule bei Kartoffeln, die durch Phytophthora infestans verursacht wird, erfordert weltweit den Einsatz zahlreicher Pflanzenschutzmittel. Im Fachmagazin Science berichtet das Team der Universitäten Tübingen, Wageningen und des Sainsbury Laboratory in Norwich, wie sich wilde Kartoffelsorten in einer Umgebung mit konstantem Druck durch Krankheitserreger behaupten und untersuchten dazu die so genannten PRR-Rezeptoren an der Außenseite der Zelloberfläche. Die Grundlagenforschung untersuchte eine Art von PRR-Rezeptor namens PERU, der an ein spezielles Stück Protein von Phytophthora bindet, nämlich an Pep-13, und veranlasst die Kartoffelpflanze so, die Krankheit zu erkennen. Neu ist demnach die Erkenntnis, dass es nicht nur eine Version dieses Rezeptors gibt, sondern Varianten, die unterschiedliche bindende Moleküle erkennen können. Die Erkenntnisse über diese Rezeptoren bereiten den Weg für einen nachhaltigeren Kartoffelanbau der Zukunft. Das Forschungsteam um Prof Dr. Thorsten Nürnberger von der Universität Tübingen, Dr. ir. Vivianne Vleeshouwers der Uni in Wageningen und um Sebastian Schornack vom Sainsbury Laboratory in Norwich geht davon aus, dass es in Zukunft Kartoffeln geben wird, die mit spezifischen Resistenzgenen und verbesserten allgemeinen Abwehrkräften ausgestattet sind.

Quelle: Uni Tübingen

Forschende haben untersucht, wie das Verhalten einer einzelnen Weizenpflanze unter einschränkenden Lichtbedingungen die Leistung der gesamten Gemeinschaft beeinflusst. Sie bewerteten morphologische und biomassebezogene Phänotypen von Einzelpflanzen, die in Mischungen unter Sonnenlicht und simuliertem Schatten angebaut wurden, sowie die Relevanz dieser Phänotypen für die Monokulturgemeinschaft im Feld. Demnach sind kooperative Verhaltensweisen und sehr fruchtbare Blütenstände in einer lichtbegrenzten/schattigen Umgebung sind für eine ertragreiche Getreidepflanzengemeinschaft am wichtigsten. Die Forschenden des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)  stellten fest, dass Verhaltensweisen, die die Fitness der einzelnen Pflanze fördern, nicht vorteilhaft und in einigen Fällen sogar schädlich für die Leistung der gesamten Gemeinschaft sind. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift Plant, Cell & Environment als Teil der Sonderausgabe Tradeoffs in Plant Responses to the Environment veröffentlicht.

Quelle: IPK (pdf)

Wie können wir den drastischen Rückgang der Artenvielfalt stoppen? Eine aktuelle Studie zeigt nun Lösungsmöglichkeiten für Agrarlandschaften. Die Untersuchungen belegen, dass Mischfruchtanbau die Vielfalt von Insekten und anderen Gliederfüßlern in der Landwirtschaft fördert, ohne die Erträge zu beeinträchtigten. Die Studie unter Federführung des Leibniz-Institutes zur Analyse des Biodiversitätswandels (LIB) wurde jetzt im Fachmagazin Ecological Solutions and Evidence veröffentlicht.

Quelle: LIB

Eine umfangreiche Messkampagne im experimentellen Regenwald der Biosphäre 2 zeigt die Auswirkungen von Trockenheit und Wiedervernässung auf die Flüsse biogener flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) im Boden: Demnach wandelt sich bei einer Bodenfeuchtigkeit unter 19 Prozent der Regenwaldboden von einer Netto-VOC-Senke zu einem VOC-Produzenten. Positionsspezifische 13C--Pyruvat-Markierungsexperimente zeigen den Zusammenhang mit Aktivität von Bodenmikroben auf. Die im Fachmagazin Nature Communications publizierte Studie, an der Forschende der Universität Freiburg und des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz beteiligt waren, ermöglicht genauere Klimamodellvorhersagen durch die Integration von VOC-Flüssen im Boden.

Quelle: Uni Freiburg

Eine neue Studie zeigt, dass sich einer der beiden Zweige der Immunabwehr bei Pflanzen wahrscheinlich schon während der Etablierung von Pflanzen an Land entwickelt hat. Demnach wird der erste Zweig der pflanzlichen Immunabwehr, die von vielen Blütenpflanzen und ihren Verwandten eingesetzt wird, auch in der zweiten Hauptgruppe der Landpflanzen gefunden, zu der Moose, Lebermoose und Hornmoose gehören. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich dieser Zweig der pflanzlichen Immunabwehr schon früh während der terrestrischen Evolution entwickelt hat und für die Anpassung der Pflanzen an Land wichtig gewesen sein könnte, wie die Forschenden jetzt in der Zeitschrift Current Biology berichten. Dieser Einblick in die prähistorische Pflanzenimmunität, der unter der Leitung von Hirofumi Nakagami am Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) in Köln gewonnen wurde, könnte sich auf die Züchtung resistenterer Pflanzenarten auswirken.

Quelle: MPIPZ

In den Sinneshaaren der Venus-Fliegenfalle befindet sich ein Hitzesensor, der die Pflanze vor Buschfeuern warnt. Er reagiert auf schnelle Temperatursprünge. Den neu entdeckten Sensor stellen die Würzburger Forschenden im Fachmagazin Current Biology vor. „Im Gegensatz zum Menschen springt der Hitzesensor der fleischfressenden Pflanze nicht beim Überschreiten der Körpertemperatur an, sondern er reagiert auf die Geschwindigkeit der Temperaturänderung“, erklärt Biophysiker Professor Rainer Hedrich.

Quelle: Uni Würzburg

Durch mehr Nachkommen in Jahren mit niedrigem Schädlingsbefall bleiben natürliche Tabak-Mutanten mit Abwehrschwäche in der Pflanzenpopulation bestehen. Ein Team von Forschenden am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena zeigt in einer aktuellen Studie in der Zeitschrift PNAS, dass eine einzelne Mutation, die unmittelbare Auswirkungen auf die pflanzliche Fitness hat, in natürlichen Pflanzenpopulationen langfristig erhalten bleibt. Wenn weniger Fraßfeinde in der Nähe sind, wachsen Pflanzen mit dieser Mutation sogar schneller und erzeugen mehr Nachkommen.

Quelle: MPI chemische Ökologie

Die ersten drei Wochen des Monats Juli 2023 waren global betrachtet der bis jetzt heißeste Drei-Wochen-Zeitraum. In Deutschland waren in den Sommermonaten 2023 doppelt so viele Menschen täglich Temperaturen von 35 Grad Celsius und höher ausgesetzt als im Mittel der Jahre 1980 bis 1999. Dies geht aus einer nun am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) veröffentlichten Untersuchung hervor. Wie die Forschenden am Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology (CEDIM) des KIT im Forschungsbericht (Preprint) weiter berichten, war in Europa die Hitzeexposition der Bevölkerung in Italien am stärksten.

Quelle: KIT

Satelliten-Fernerkundung kann helfen, die Nährstoff-Limitierung im Ozean zu beobachten und zu verstehen, wie sie die Produktivität des Phytoplanktons beeinflusst. Diese winzigen marinen Pflanzen bilden die Basis des Lebens im Meer und sind der Schlüssel zu wichtigen Funktionen des Ozeans wie der Klimaregulierung. In einem heute in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Artikel beschreibt ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Thomas Browning vom GEOMAR diesen neuartigen Ansatz. Er trägt auch dazu bei, biogeochemische Modelle zu verbessern und zukünftige Auswirkungen des Klimawandels besser vorherzusagen.

Quelle: GEOMAR

Die Vegetation reagiert mit verschiedenen Mechanismen auf Dürre, sowohl durch strukturelle als auch durch physiologische Veränderungen der Pflanzen. Eine neue Studie schlüsselt diese Reaktionen im globalen Maßstab auf. Durch Analyse modernster satellitengestützter Daten mithilfe maschinellen Lernens konnte das Team erstmals global nachweisen, dass durch Dürren auch die Physiologie der Vegetation, nicht nur ihre Struktur, in manchen Ökosystemen verändert wurde. Die Ergebnisse der in Nature Communications veröffentlichten Studie, geleitet vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie, helfen zu verstehen, wie globale Ökosysteme auf Wasserknappheit reagieren.

Quelle: MPI für Biogeochemie

Korallen bieten ihrem Dinoflagellaten-Symbionten Schutz vor Fressfeinden sowie anorganische Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor. Algen versorgen die Koralle im Gegenzug mit Photosynthese-Produkten: Kohlenhydrate, Proteine und Fette. Obwohl ein erfolgreicher Nährstoffaustausch entscheidend für die Gesundheit der Korallen und damit für das gesamte Ökosystem Korallenriff ist, sind die molekularen Mechanismen, welche die Kommunikation in dieser Partnerschaft regeln, noch weitgehend unbekannt. Eine neue Studie der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) im Fachmagazin Current Biology zeigt nun, dass für den Stoffaustausch zwischen Alge und Koralle beziehungsweise Anemone der evolutionär uralte mTOR-Signalweg (Mechanistic Target of the Rapamycin) eine entscheidende Rolle spielt.

Quelle: LMU

Maiswurzeln sondern bestimmte Stoffe ab, die die Qualität des Bodens beeinflussen. In bestimmten Feldern steigert dieser Effekt den Ertrag von Weizen, der nach dem Mais im selben Boden angepflanzt wird, um mehr als vier Prozent. Dies schildern Forschende der Universität Bern im Journal of Sustainable Agriculture and Environment. Die Erkenntnisse aus mehreren Feldexperimenten zeigen zwar, dass solche Effekte stark variabel sind, aber dass sie langfristig doch dazu beitragen könnten, den Anbau von Getreide ohne zusätzlichen Dünger oder Pestizide nachhaltiger zu gestalten.

Quelle: Uni Bern

Das Moos Takakia lepidozioides, ein lebendes Fossil, hat sich im Laufe der letzten 65 Millionen Jahren an die lebensbedrohliche UV-Strahlung in 4.000 Meter Höhe im Hochland von Tibet angepasst, wohingegen sich dessen besonderes Aussehen in sehr viel wärmerem Klima vor mehr als 165 Millionen Jahren entwickelte. Nach nunmehr 400 Millionen Jahren der Evolution und Widerstandsfähigkeit droht dieses Moos nun auszusterben aufgrund des rasch fortschreitenden Klimawandels. Eine Studie identifizierte nun die Anpassungen, die das Moos vor diesen extremen Umwelteinflüssen schützt, und rekonstruierte deren Evolution. Dazu haben die Forschenden das Genom von Takakia lepidozioides zum ersten Mal vollständig sequenziert. Über einen Zeitraum von 10 Jahren dokumentierten die Forschenden den Rückgang von Takakia-Populationen im Hochland von Tibet, sowie einen deutlichen Anstieg der Durchschnittstemperaturen und den Rückzug des nahegelegenen Gletschers. Nach mehr als zehn Jahren Forschung auf dem Dach der Welt und im Labor wurde die Studie unter der Leitung von Prof. Dr. Ralf Reski von der Universität Freiburg und Prof. Dr. Yikun He von der Capital Normal University nun im Fachmagazin Cell veröffentlicht. An den Studienergebnissen hatten 61 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in mehr als 20 Laboren in sechs Ländern mitgewirkt. „Takakia hat die Dinosaurier kommen und gehen sehen. Es hat uns Menschen kommen sehen. Nun können wir von diesem winzigen Moos etwas über Resilienz und Aussterben lernen“, fasst Reski zusammen.

Quelle: Uni Freiburg

Wie sich Dürreperioden auf das Photosynthese-Verhalten von Pflanzen im Tagesverlauf auswirken, zeigt eine neue wissenschaftliche Studie. Demnach verschieben Pflanzen in ohnehin trockenen Gebieten ihre CO₂-Aufnahme während einer Hitzewelle zunehmend in die Morgenstunden und verringern die Photosynthese am Mittag und Nachmittag. Die Forschenden werteten für die Studie Daten von neuartigen geostationären Satelliten aus, die unter anderem während einer Hitzewelle in den USA im Jahr 2020 aufgenommen wurden. An der am 2. August im Fachmagazin Science Advances erschienen Studie einer südkoreanischen Forschungsgruppe waren Forschende des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Universität Leipzig beteiligt. Dr. Benjamin Dechant erklärt im Interview die wichtigsten Ergebnisse.

Quelle: Uni Leipzig

Der Boden ist der artenreichste Lebensraum der Erde. Zu diesem Schluss kommt eine Übersichtsstudie eines Schweizer Forschungsteams unter der Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL). Wie aus der ersten Schätzung der globalen Artenvielfalt in Böden hervorgeht, leben zwei Drittel aller bekannten Arten im Boden. Dazu hatte daie Forschungsgruppe die bestehende Fachliteratur herangezogen oder bestehende Datensätze über die in Böden bestimmten Arten erneut ausgewertet. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass zwei Drittel aller Arten im Boden leben, berichten sie im Fachjournal PNAS. Dies ist mehr als doppelt so hoch wie frühere Schätzungen über den Artenreichtum des Bodens. Nach ihnen lebten nur 25 Prozent aller Arten im Boden. Die Gruppe mit dem höchsten Anteil an im Boden lebenden Arten sind die Pilze – 90 Prozent von ihnen leben dort. Es folgen Pflanzen mit ihren Wurzeln mit 86 Prozent Anteil. Regenwürmer und Weichtiere wie Schnecken kommen auf 20 Prozent.

Quelle: WSL

Moleküle können aktive Cluster bilden, die Stoffwechselprozesse katalysieren, indem sie selbsterzeugten Konzentrationsgradienten folgen. Dies ist das Ergebnis einer neuen Studie von Wissenschaftlerinnen und Wissenscahftlern des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS). Ihr Ende Juli im Fachjournal Nature Communications veröffentlichtes Modell beschreibt die Selbstorganisation von Molekülen, die an Stoffwechselwegen beteiligt sind und fügt so der Theorie über den Ursprung des Lebens einen möglichen neuen Mechanismus hinzu. So lässt sich besser verstehen, wie an komplexen biologischen Netzwerken beteiligte Moleküle, dynamische und funktionale Strukturen bilden können. Die Ergebnisse bieten einen Ansatzpunkt für weitere Experimente zur Entstehung des Lebens.

Quelle: MPI-DS

Eine Pilzart namens Pandora cacopsyllae ist der neue Hoffnungsträger, wenn es darum geht, Birnen oder auch anderes Obst künftig vor bakteriellen Krankheiten zu schützen. Eingedenk des Sprichworts, der Feind meines Feindes ist mein Freund, sucht der biologische Pflanzenschutz immer nach natürlichen Gegenspielern, vor allem, um Schadinsekten zu bekämpfen. Fündig wird man bei Parasitoiden, Bakterien, Viren – oder aber wie in diesem Fall im Reich der Pilze. Die bisher unbekannte Pilzart, die Insekten befällt, wurde in einer dänischen Birnenanlage entdeckt und ist jetzt von einem internationalen Forschungsteam unter Beteiligung des Julius Kühn-Instituts (JKI) im Journal of Invertebrate Pathology als neue Art beschrieben worden.

Quelle: JKI

Wie eine neue, 1200 Jahre lange Zeitreihe aus Baum-Jahrringen zeigt, ist die aktuelle Erwärmung in diesem Zeitraum beispiellos. Dies berichten Forschende der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) in der Fachzeitschrift Nature. Gemeinsam mit anderen Forschenden hat Georg von Arx, Leiter der Forschungsgruppe Dendrowissenschaften, eine neue Rekonstruktion erstellt, die auf einer besonders präzisen Methode basiert, Temperaturinformationen aus Bäumen zu gewinnen, und dabei die Zellwanddicke der Holzzellen in den Jahrringen misst. Für ihre neue Zeitreihe vermassen die Forschenden die Zellwände von 50 Millionen Holzzellen. Diese stammen von 188 lebenden wie auch toten Waldföhren (Pinus sylvestris) aus Skandinavien und Finnland. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten kommen die neuen Resultate zum selben Schluss wie die Klimamodelle: Die mittelalterliche Klimaanomalie war zumindest in Skandinavien, von wo das untersuchte Holz stammt, doch nicht so warm wie bisher angenommen. Die heutige Erwärmung liegt damit wahrscheinlich jenseits der natürlichen Schwankungen der Temperaturen der letzten 1200 Jahre, schliessen die Forschenden.

Quelle: WSL

Kohlenstoffsenken auf der Landoberfläche können den Treibhauseffekt abschwächen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an weiteren Forschungseinrichtungen haben verschiedene Datenquellen zusammengeführt und ermittelt, dass der überwiegende Teil der gesamten europäischen Kohlenstoffspeicherung durch oberirdische Biomasse in Osteuropa erfolgt. Vor allem durch Änderungen der Landnutzung ist diese Kohlenstoffsenke jedoch zurückgegangen. Die Forschenden berichten in Communications Earth & Environment.

Quelle: KIT

Wie Schadpilze die Erkennung durch ihre Pflanzenwirte umgehen und damit eine Infektion begünstigen, haben Forschende aus Deutschland, der Schweiz und China unter der Leitung von Paul Schulze-Lefert vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln (MPIPZ) und Jijie Chai aus China aufgeklärt. Sie beschreiben die Strukturen mehrerer Mehltau-Effektoren aus verschiedenen Unterfamilien in der Fachzeitschrift PNAS. Sie geben damit Einblick in die Pathogeneffektoren, die vom Mehlatu in die pflanzlichen Wirtszellen eingeschleust werden, um eine Infektion zu verursachen. Die untersuchten Strukturen zeigen, wie die Effektoren ein gemeinsames strukturelles Grundgerüst mit einigen lokalen Veränderungen verwenden, die es ihnen ermöglichen, sich der Erkennung durch Immunrezeptoren zu entziehen. "Es ist einer der Heureka-Momente der Wissenschaft, wenn in der Evolution das molekulare Wettrüsten zwischen Pflanzen und Krankheitserregern durch Strukturveränderungen innerhalb einer gemeinsamen dreidimensionalen Proteinarchitektur erklärt werden kann", sagt Paul Schulze-Lefert.

Quelle: MPIPZ

Der Mensch ist eine große Bedrohung für die biologische Vielfalt. Um sie zu schützen, ist es wichtig, ihre Ursprünge zu verstehen. Eine entscheidende Rolle spielen dabei Arten, die evolutionär einzigartig sind, das heißt wenige oder keine nah verwandten Arten haben, und nur in einem begrenzten Gebiet vorkommen, also endemisch sind. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen hat nun globale Muster der Verbreitung endemischer Samenpflanzen aufgedeckt und Umweltfaktoren ermittelt, die ihren Endemismus beeinflussten. Dazu analysierten die Forschenden einen umfangreichen Datensatz zum regionalen Vorkommen von Samenpflanzen, der etwa 320.000 Arten aus weltweit 912 Regionen umfasste. Im Fachjournal PNAS schildern sie ihre Erkenntnisse für den weltweiten Schutz von Biodiversität.

Quelle: Uni Göttingen

Eine internationale Gruppe von Forschenden rekonstruierte die Besiedlungsgeschichte des Seegrases Zostera marina von dessen Ursprung im Nordwestpazifik über den Pazifik und Atlantik bis ins Mittelmeer. Darüber hinaus stellten sie eine Verringerung der genetischen Vielfalt fest, was Anlass zur Frage gibt, wie gut sich Seegras an das sich verändernde Klima anpassen kann. Seegräser sind die einzigen vollständig unter Wasser lebenden blühenden Meerespflanzen, die Küstenlebensräume auf der ganzen Welt erobert haben. Die Ergebnisse des Forschungsteams unter Leitung von Professor Dr. Thorsten Reusch, Meeresbiologe am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, sind im Fachmagazin Nature Plants erschienen.

Quelle: GEOMAR

Die Erderwärmung verändert die Pflanzengemeinschaften der Berggipfel weltweit. In den südamerikanischen Anden, der längsten Gebirgskette der Erde, breiten sich Pflanzenarten in höher gelegenen Bergregionen aus, während immer mehr angestammte Gebirgspflanzen – auch von Arten aus Europa – zurückgedrängt werden. Zu diesem Befund kommt ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und Universität für Bodenkultur (BOKU) Wien, und veröffentlichten ihre Ergebnisse im Fachmagazin Fachjournal Global Ecology and Biogeography. 

Quelle: ÖAW

Phosphor zählt weltweit zu den am häufigsten eingesetzten Düngemitteln. Doch die natürlichen Phosphorvorkommen schrumpfen. Eine Alternative könnte Biochar darstellen, eine spezielle Pflanzenkohle, die beim Verbrennen von Biomasse entsteht. Unklar war aber bisher, wie sich die Kombination von Biochar und den weitverbreiteten Mykorrhizapilzen auf die Pflanzen auswirkt. Nun haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) mittels Genexpressionsanalyse gezeigt, dass die „Antwort“ von Tomatensetzlingen auf die Mykorrhizasymbiose – und damit ihre Phosphaternährung – vom Ausgangsstoff des Biochars abhängt. Die Ergebnisse sind in Science of the Total Environment veröffentlicht.

Quelle: KIT

Die Zielerkennung des CRISPR/Cas-Komplexes haben Forschende der Physik in Echtzeit beobachtet. Mit der neuen Methode messen sie kleinste Verdrehungen und Drehmomente von Molekülen innerhalb von Millisekunden mit höchster Auflösung. Mit den gewonnenen Daten kann der Erkennungsprozess genau charakterisiert und modelliert werden, um die Präzision der Genscheren zu verbessern. Die Ergebnisse des Teams um Prof. Dr. Ralf Seidel und Dominik Kauert von der Fakultät für Physik und Geowissenschaften wurden in der Fachzeitschrift Nature Structural and Molecular Biology veröffentlicht.

Quelle: Uni Leipzig

In der über zehnjährigen Diskussion um die Ursache der mysteriösen kahlen Kreise in Grasflächen am Ostrand der Namib-Wüste wurde nun bestätigt, dass Termiten die Ursache sind. Das ist das Resultat einer Veröffentlichung von Forschenden des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg, die in der Fachzeitschrift Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics (PPEES) erschienen ist. Gleichzeitig widerlegen sie zentrale Argumente der von Ökosystem-Modellierern vertretenen Erklärung, die Kreise würden durch Selbstregulierung der Gräser verursacht.

Quelle: Uni Hamburg

Pflanzenwurzeln verfügen über ein eigenes Thermometer, um die Temperatur im Boden zu messen und ihr Wachstum daran anzupassen. Das zeigt eine neue Studie unter Leitung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), die in der Fachzeitschrift The EMBO Journal erschienen ist. Bislang ging man davon aus, dass der Pflanzenspross das Wurzelwachstum steuert. Mit umfangreichen Experimenten konnten die Forschenden diese Annahme widerlegen und eine neue Erklärung dafür liefern, wie Wurzeln selbst auf höhere Temperaturen reagieren. Die Ergebnisse könnten dabei helfen, neue Ansätze für die Pflanzenzüchtung zu entwickeln.

Quelle: MLU

Mikrobiologinnen und Mikrobiologen der ETH Zürich haben Modelle entwickelt, die anhand von Nahrung und Stoffwechsel pflanzenbewohnender Bakterien vorhersagen können, wie die Mikroben auf der Blattoberfläche der Modellpflanze Arabidopsis thaliana wechselwirken und so das Mikrobiom bilden. Ihre Ergebnisse schildern die im Fachblatt Science.

Quelle: ETH Zürich

Die Außenmembran der Chloroplasten könnte eine Schlüsselrolle spielen, wenn man Photosynthese effizienter machen möchte. Das schlussfolgern Forschende der Membranbiochemie um Prof. Dr. Franz Hagn der Technischen Universität München aus ihren in der Zeitschrift Nature Structural & Molecular Biology veröffentlichten Ergebnissen. Denn nur ein Bruchteil der Sonnenenergie wird bei der Photosynthese wirklich genutzt. Dabei fokussieren sich die Forschenden nicht auf den chemischen Prozess der Photosynthese, sondern sozusagen auf die Logistik. Sie untersuchten die molekulare Struktur eines Transportproteins in der äußeren Membran und konnten aufklären, mit welchem Mechanismus bestimmte Moleküle nach außen gelangen. Damit konnte das Team belegen, dass ein kontrollierter Transport stattfindet, der nach Ladung und Größe von Metaboliten selektiert. „Die Außenmembran der Chloroplasten wurde lange nicht als Barriere für Stoffwechselprodukte der Photosynthese angesehen. Wir haben nun zeigen können, dass sie wahrscheinlich ein wichtiger limitierender und regulierter Faktor ist“, sagt Hagn. Die Effizienz der Photosynthese zu optimieren könnte in Zukunft dazu beitragen, das Wachstum der Pflanzen anzukurbeln und den Ertrag zu steigern. An der Arbeit waren auch Forschende von Helmholtz Munich sowie die Arbeitsgruppe von Prof. Jürgen Soll der Münchner Ludwig-Maximilians-Universität beteiligt.

Quelle: TUM

Im April hat ein Team am Lehrstuhl für Pflanzensystematik der Universität Bayreuth eine neue Pflanzenart der Gattung Leichhardtia auf Neukaledonien nachgewiesen und in der Zeitschrift Phytotaxa vorgestellt. Auslöser dieser Entdeckung war ein Fernsehbericht eines lokalen TV-Senders auf Neukaledonien über eine Forschungsreise zur schwer zugänglichen Insel Yandé nordwestlich der Hauptinsel Neukaledoniens, wie die Universtiät heute mitteilte.

Quelle: Uni Bayreuth

Chemikalien in der Umwelt werden in der Wissenschaft nicht ausreichend als eine der Ursachen für den Schwund der Artenvielfalt in den Blick genommen. Dies zeigen 40 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungsnetzwerks RobustNature an der Goethe-Universität Frankfurt und kooperierenden Instituten in einer Studie, die jetzt in der Zeitschrift Nature Ecology and Evolution veröffentlicht worden ist. Dazu hat das Team die wissenschaftliche Literatur der Jahre 1990 bis 2021 analysiert: Demnach werden die sehr zahlreichen Forschungsarbeiten zur Umweltbelastung durch Chemikalien in einer nur geringen Anzahl hochspezialisierter ökotoxikologischer Fachzeitschriften veröffentlicht, in denen nur sehr selten Arbeiten über den Verlust der Artenvielfalt zu finden sind. Die Forschenden sehen in einem interdisziplinären Ansatz eine neue Chance, den Verlust der Biodiversität besser zu verstehen, um effizienter Gegenmaßnahmen ergreifen zu können. Dazu untersuchen sie die Wechselwirkungen zwischen chemischer Belastung und Biodiversitätsverlust.

Quelle: Uni Frankfurt

Bei Symbiosen zwischen Pflanzen und Pilzen profitieren i.d.R. beide Partner wechselseitig, manchmal jedoch nur einer der Beteiligten. Nun stellen Forschende erstmals eine Form der Isotopenanalysen vor, die es ermöglicht, sie ohne Einschränkungen auf alle Formen der Symbiose von Pflanzen und Pilzen anzuwenden. Im Prinzip lässt sich künftig für jede Pflanze feststellen, welche und wieviele Nährstoffe sie von Pilzpartnern bezieht, berichten die Forschenden unter der Leitung von Professor Gerhard Gebauer von der Uni Bayreuth in der Zeitschrift New Phytologist über die von ihnen analysierten Mykorrhiza.

Quelle: Uni Bayreuth

In der Fachzeitschrift eLife berichten Forschende von ihrer Entdeckung einer jüngst in Tansania ausgebrochenen Bakterieninfektion – und beschreiben, wie sie eine afrikanische Reissorte so verändert haben, damit sie gegen den Erreger resistent ist. Die bakterielle Reiskrankheit Weißblättrigkeit, ausgelöst von dem Erreger Xanthomonas oryzae pathovar oryzae (kurz: Xoo) führt alljährlich zu großen Ernteverlusten. Prof. Dr. Wolf B. Frommer vom Institut für Molekulare Physiologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), der das internationale Forschungskonsortium Healthy Crops leitet, erklärt: „Um die afrikanische Reiserzeugung vor der neuen Bedrohung durch diese pathogenen Bakterien zu schützen, haben wir neue Züchtungsmethoden angewendet, um die ‚Schlösser‘ der beliebten ostafrikanischen Elitereissorte Komboka auszutauschen, damit der ‚Schlüssel‘ des Erregers die Speisekammer nicht mehr aufsperren und somit die Krankheit gar nicht erst verursachen kann. Die optimierten Linien weisen ein breites Resistenzspektrum gegen Vertreter aller uns bekannten asiatischen und afrikanischen Xoo-Stämme auf, darunter auch gegen die Stämme, die kürzlich in Tansania entdeckt wurden.“

Quelle: HHU

Die fünf Weizenarten Einkorn, Emmer, Dinkel sowie Hart- und Weichweizen und ihre Sorten unterscheiden sich deutlich in der Zusammensetzung ihrer Proteine. Dies ist das Ergebnis einer großangelegten Studie der Universität Hohenheim in Stuttgart und der Universitätsmedizin Mainz. Die Forschenden identifizierten in 150 Mehlproben insgesamt 2.896 verschiedene Proteine – in jeder Art über 2.500, wie sie im Fachjournal npj Science of Food darlegen. „Nach unserem Wissen ist das eine der umfangreichsten Proteom-Studien bei Getreide, die es bisher gab. Sie setzt einen Meilenstein für eine zukünftig deutlich zielgerichtetere Proteinforschung bei Weizen“, ist Prof. Dr. Friedrich Longin von der Landessaatzuchtanstalt an der Universität Hohenheim überzeugt. Neben dem Anbauort spielt vor allem die jeweilige Sorte eine Rolle. Das ließe sich nutzen: Proteine, deren Vorkommen vor allem von der Sorte abhängt, könnten durch zielgerichtete Züchtung beeinflusst werden – für eine bessere Backqualität, für bessere Erträge oder für eine bessere Verträglichkeit.

Quelle: Uni Hohenheim

Biolog*innen belegen einen alternativen genetischen Mechanismus, durch den Pflanzen zu Selbstbestäubern werden können. Dazu führten Konstanzer Forschende ein umfangreiches Experiment durch: Sie kreuzten Individuen aus selbstinkompatiblen und selbstkompatiblen Felsenschaumkresse-Populationen in sämtlichen möglichen Kombinationen. Anschließend bestimmten sie das Fortpflanzungssystem von über 1.500 Nachkommen und brachten dies mit genetischen Daten über die von den Nachkommen vererbten Varianten des S-Gens (S-Allelen) in Zusammenhang. Die Forschenden konnten unter anderem zeigen, dass Kreuzungen zwischen Fremd- und Selbstbestäubern bei den Nachkommen zu beiden Fortpflanzungssystemen führen können. Ausschlaggebend sind dabei die S-Allele des selbstinkompatiblen Partners. Das S-Gen spielt also auch bei dem Verlust der Selbstinkompatibilität der Felsenschaumkresse eine Rolle. Die Forschenden fanden jedoch keine Belege dafür, dass dieser durch eine Funktionsverlustmutation erklärt werden kann, wie sie im Fachjournal Nature Communications zeigen.

Quelle: Uni Konstanz

Das Zentromer ist der Bereich des Chromosoms, an dem die Mikrotubuli während der Zellteilung ansetzen. Im Gegensatz zu monozentrischen Chromosomen mit einem Zentromer sind bei holozentrischen Arten in der Regel hunderte sogenannter Zentromer-Einheiten entlang beider Schwesterchromatiden verteilt. Ein internationales Forschungsteam hat eine neue Organisationsform des Zentromers entdeckt. Diese könnte ein bisher noch fehlendes evolutionäres Glied im Übergang vom Mono- zum Holozentromer sein. Die Ergebnisse des Forschungsteams unter Führung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) sind jetzt im Journal Nature Communications veröffentlicht worden.

Quelle: IPK (pdf)

Die Klimaerwärmung beschleunigt den Abbau von Humus. Dabei reduzieren sich auch die vermeintlich stabilen Wachs- und Holzstoffe, die den Pflanzen bei der Speicherung von Kohlenstoff in den Blättern und Wurzeln helfen. Dies zeigen Forschende der Universität Zürich im Sierra Nevada National Forest in Kalifornien. Bisher ging die Wissenschaft davon aus, dass chemisch stabilere Verbindungen dem natürlichen Abbau länger widerstehen und somit Kohlenstoff im Boden speichern. Die Studie unter der Leitung von Forschenden des Geographischen Instituts der UZH zeigt, dass Lignin, das den Pflanzen Steifigkeit verleiht, um 17% reduziert war. Cutin und Suberin – wachsartige Verbindungen in Blättern, Stängeln und Wurzeln, die die Pflanzen vor Krankheitserregern schützen –, waren fast 30% weniger vorhanden. Selbst der pyrogene, organische Kohlenstoff, der nach einem Waldbrand zurückbleibt, war deutlich weniger vorhanden, wie die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature Geoscience zeigen.

Quelle: Uni Zürich

Ein internationales Forschungsteam hat eine neue Methode entwickelt, die fluoreszenzaktivierte Zellsortierung (FACS) kombiniert mit induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS). Damit erfasste es die Konzentration von Mineralstoffen in verschiedener Zellpopulationen in den Wurzeln von Arabidopsis thaliana-Pflanzen, wie das Team unter Leitung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) im Fachjournal Nature Communications berichtet. Die Kartierung der Verteilung einzelner Mineralstoffe in unterschiedlichen Zelltypen ist wichtig, um zu verstehen, wie Nährstoffe und toxische Elemente von den Wurzeln auch in oberirdische Organe der Pflanze gelangen und physiologisch wirksam werden.

Quelle: IPK (pdf)

Das Klima spielt die dominante Rolle für die Herausbildung globaler Vegetationsmuster, zeigt eine neue Studie in Science, die vergangene Woche publiziert und heute der Öffentlichkeit vorgestellt wurde. Darin entkräften die Forschenden mit einem neuartigen Modell das bislang geltende Paradigma der alternativen Ökosystemzustände und belegen, dass es meistens von klimatischen Faktoren abhängt, ob Regionen in Afrika von Wald oder Savanne bedeckt sind. "Die Forschungsergebnisse stärken daher die Annahme, dass wissenschaftlich gut begründete Prognosen in Bezug auf den Klimawandel eine verlässliche Basis sind, um bevorstehende Veränderungen von Ökosystemen und Vegetation richtig einschätzen zu können – nicht allein in Afrika, sondern auch in anderen Regionen der Erde“, sagt Erstautor Prof. Dr. Steven Higgins, Inhaber des Lehrstuhls für Pflanzenökologie an der Universität Bayreuth. Gleichzeitig warnen die Autor*innen der Studie vor Maßnahmen, die den Einfluss des Klimas auf die Vegetation unterschätzen. „Die Annahme, die natürliche Kohlenstoffspeicherung auf der Erde lasse sich durch eine großräumige Umwandlung afrikanischer Savannen in Waldgebiete steigern, ist verfehlt und sogar gefährlich. Derartige Aufforstungen hätten voraussichtlich wenig Erfolg, da die Waldplantagen unter diesen Klimabedingungen nicht lange überdauern können. Sie würden aber die Biodiversität der Savannenökosysteme beschädigen“, sagt Dr. Timo Conradi, Bayreuther Ko-Autor der Studie.

Quelle: Uni Bayreuth

Bei Pflanzen kommt es oft zu einer Degenration von Blatt- und Blütengewebe. Diese Degeneration beginnt bei Getreidepflanzen wie Gerste mit einem Wachstumsstillstand der Ährenspitze. Um die molekularen Grundlagen der Degeneration der Ährenenspitzen während der Vorblüteentwicklung (PTD) aufzuklären, nutzte ein internationales Forschungsteam unter Führung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) verschiedene Ansätze. Wie es nun in der Fachzeitschrift Plant Cell zeigt, führt die Gersten-PTD zu Zucker- und Aminosäureabbau und einer Abscisinsäure-Reaktion. Zudem identifizierte das Forschungsteam das Gen GRASSY TILLERS1 (HvGT1) als wichtigen Modulator der PTD.

Quelle: IPK (pdf)

Arten, die aus anderen Gebieten einwandern, stellen eine der fünf großen Bedrohungen für den Erhalt der Biodiversität dar. Ihre Wanderungen werden weltweit möglichst genau beobachtet, um einheimische Ökosysteme und ihre darin beheimateten Arten zu erhalten. Auch das beliebte englische Hasenglöckchen (Hyacinthoides non-scripta) schien durch eine invasive Art, das spanische Hasenglöckchen (H. hispanica) bedroht. Jetzt fand ein internationales Team von Wissenschaftler:innen heraus, dass die Invasorin für die heimische Flora nicht gefährlich ist und – noch überraschender – gar nicht aus Spanien stammt. „Das Ergebnis zeigt einmal mehr, wie wichtig es ist, die Biodiversität genau unter die Lupe zu nehmen. Nur auf Basis wissenschaftlich fundierter Ergebnisse können wirksame Maßnahmen zum Schutz der Biodiversität lokal, regional und globale ergriffen werden“, kommentiert Prof. Johannes Vogel. Der Generaldirektor des Museums für Naturkunde (MfN) Berlin ist Coautor der Studie, die er noch als Keeper of Botany in London mitinitiiert hat, die unter der Leitung des Royal Botanic Garden Edinburgh (RBGE) durchgeführt und bei Plants, People, Planet veröffentlicht wurde.

Quelle: MfN

In den vergangenen 50 Jahren sind immer mehr Menschen vom Land in die Stadt gezogen. Mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung lebt heute in oder nahe einer Stadt. Bis 2050 wird ein Anstieg auf etwa 70 Prozent erwartet. Zurück bleiben verlassene Felder, Weiden, Minen, Fabriken und ganze Dörfer. Seit den 1950er Jahren ist die Fläche der brachliegenden Landschaft weltweit auf ungefähr 400 Millionen Hektar angewachsen; Kriege und der Klimawandel treiben diese Entwicklung zusätzlich voran. Wie Forschende der Universität Göttingen und des Internationalen Instituts für Angewandte Systemanalyse (IIASA) in Österreich am 11. Mai im Fachmagazin Science zeigen, kann die Nutzungsaufgabe von Flächen sowohl eine Chance als auch eine Bedrohung für die Artenvielfalt sein und machen klar, dass Brachflächen bei der Bewertung von globalen Wiederherstellungs- und Erhaltungszielen entscheidend sind.

Quelle: Uni Götttingen

Der Zucker Saccharose gewährleistet nicht nur die Kohlenhydratversorgung der Wurzel, sondern dient gleichzeitig als Signalgeber für die Ausbildung einer lichtabhängigen Wurzelarchitektur. Das geschieht auf zwei Wegen: Zum einen steuert Saccharose direkt das Längenwachstum der Zentralwurzel. Zum anderen reguliert die zur Wurzelspitze transportierte Saccharose die Produktion des Pflanzenhormons Auxin. Dieses Hormon ist Taktgeber für die periodische Ausbildung von neuen Seitenwurzeln. Die Ausbildung von Seitenwurzeln und die Verlängerung der Hauptwurzel wird durch den gemeinsamen Signalgeber synchronisiert. Das zeigen Pflanzenforschende um Dr. Stefan Kircher und Prof. Dr. Peter Schopfer von der Uni Freiburg im Fachmagazin Current Biology.

Quelle: Uni Freiburg

Nutzpflanzen sind auch attraktiv für schädliche Mikroorganismen. Die meisten Pathogene können nur bestimmte Pflanzen befallen. Wie pflanzenpathogene Pilze im Boden ihre Wirtspflanze finden, wird seit Jahren erforscht. Bisher galt, dass die Wirtspflanzen die Sporen der Pilze durch die Abgabe von Zucker, Aminosäuren und anderen Verbindungen aus ihren Wurzeln spezifisch zur Keimung anregen und so ihren Befall auslösen. Forschende der Universität Göttingen haben nun widerlegt, dass die sogenannten Wurzelexsudate die primären Auslöser der Sporenkeimung und damit der Wurzelinfektion sind. Stattdessen wird die Aktivität der Sporen durch eine Kombination verschiedener Faktoren gesteuert. Dabei spielt die Gemeinschaft der Bakterien im Boden eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift PLOS Pathogens erschienen.

Quelle: Uni Göttingen

Forschende haben einen Mechanismus gefunden, mit dem Arabidopsis-Pflanzen ihre empfindlichen Stammzellen im Bildungsgewebe der Wurzelspitze vor Salzstress schützen. Versalzene Böden werden unfruchtbar und Pflanzen wachsen dort schlechter oder gar nicht mehr, was als eine der größten Bedrohungen für die Ernährung der Weltbevölkerung gilt. Das chinesisch-deutsch-spanische Forschungsteam, darunter Prof. Dr. Jörg Kudla und seine Mitarbeitenden von der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster, stellt nun in der Fachzeitschrift EMBO Journal vor, wie das Meristem dafür sorgt, dass die Wurzel ständig neue Zellen bildet und somit wachsen kann: Es ist besonders empfindlich; seine Zellen haben im Gegensatz zu fertig ausgebildeten Pflanzenzellen keine Vakuole im Inneren, in die Schadstoffe entsorgt werden könnten. Dass die Pflanzen zusätzlich speziell ihre Wurzelstammzellen schützen, war bislang unbekannt. „Der von uns entdeckte Signalweg, der Komponenten bekannter Salzstress-Signalwege mit Signalproteinen zur Steuerung der Wurzelentwicklung vereint, dient einer zusätzlichen, spezifischen Entgiftung der Pflanze“, unterstreicht Kudla.

Quelle: WWU

Ein grundlegender molekularer Mechanismus kontrolliert zusammen mit der Umverteilung von Zuckern innerhalb der Pflanzen die Ausbildung neuer Seitenwurzeln. Er beruht auf der Aktivität eines bestimmten Faktors, dem Protein Target of Rapamycin (TOR), wie ein internationales Team von Forschenden heute im EMBO Journal schildert. Denn bislang war unklar, wie die Pflanze erkennt, dass Ressourcen in Form von Zucker für die Ausbildung von seitlichen Wurzeln überhaupt zur Verfügung stehen. „TOR nimmt eine Art Pförtnerrolle ein; wenn die Pflanze über das Hormon Auxin das für die Wurzelbildung verantwortliche genetische Wachstumsprogramm aktiviert, überprüft TOR, ob auch genügend Zucker-Ressourcen für diesen Prozess zur Verfügung stehen,“ erklärt der Leiter der Forschungsarbeiten, Prof. Dr. Alexis Maizel vom Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg. Dazu kontrolliert TOR die Translation bestimmter Auxin-abhängiger Gene und blockiert deren Expression, wenn nicht genügend Zucker-Ressourcen zur Verfügung stehen. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, Pflanzenwachstum und damit Ernteerträge zu verbessern.

Quelle: Uni Heidelberg

Wie ein internationales Forschungsteam zeigt, können Centromere auch innerhalb einer einzigen Art erstaunlich unterschiedlich sein und erweitern damit unser Verständnis vom sog. „Centromer-Paradox” (beobachtete Vielfalt der Centromere in Größe und Struktur, die sich trotz derselben Funktion in den verschiedenen Pflanzen und Tieren entwickelt hat). Dazu analysierte das Team etliche Pflanzen der Art Arabidopsis thaliana sowie Material der Schwesterart Arabidopsis lyrata. In der Fachzeitschrift Nature schildern sie außerdem, welche molekularen Mechanismen für die schnelle Evolution der Centromere verantwortlich sind und welche Rolle sie bei der Entstehung neuer Arten spiele könnten. Demnach erzeugt eine Art Tauziehen zwischen „egoistischem“ Gen und zellulärem Aufräummechanismus die beobachtete genetische Vielfalt. An der Studie waren die Universität Cambridge, das Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen und die Universität Sussex beteiligt.

Quelle: MPI für Biologie

Unter bestimmten Umständen entwickelt sich die seltene Tropenpflanze Triphyophyllum peltatum zum Fleischfresser. Das Haken- oder Dreifaltigblatt ist die einzig bekannte Pflanze weltweit, die sich manchmal zum Fleischfresser entwickeln kann: nämlich wenn ein Mangel an Phosphor vorliegt. Die Forschenden hatten die die Pflanzen verschiedenen Stressfaktoren ausgesetzt, darunter Mangel an verschiedenen Nährstoffen. Nur ein Phosphor-Mangel ließ sie zum Fleischfresser werden. Dann hält die Pflanzen, die nur sehr schwer in Kultur zu halten ist, kleine Insekten mit Klebfallen in Form von Sekrettropfen fest und verdaut sie mit speziellen Enzymen. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Leibniz Universität Hannover (LUH) und der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) in der Fachzeitschrift New Phytologist.

Quelle: LUH

Ein internationales Team von Forschenden stellt eine vielversprechende Strategie zur Entschlüsselung von Stoffwechselwegen zur Bildung von Pflanzeninhaltsstoffe mit medizinischer Bedeutung vor. Das Forschungsteam untersuchte die Biosynthese von zwei Alkaloiden aus der Pflanze Catharanthus roseus, die in der Medizin als Krebstherapeutika eingesetzt werden. Mithilfe von Einzelzell-Analysen konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue, für die Biosynthese wichtige Gene entdecken und zeigen, dass die Zwischenprodukte des Stoffwechselwegs in spezifischen Zelltypen angereichert werden. Ihre Ergebnisse haben die Forschenden der University of Georgia, USA, und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena im Fachjournal Nature Chemical Biology Open Access veröffentlicht.

Quelle: MPI für chemische Ökologie

Eine der größten Herausforderungen der modernen Pflanzenforschung ist es, die Unterschiede in der Erbinformation zu finden, die für die Variation der Merkmale wie etwa Resistenzen, Pflanzenhöhe und Ertrag verantwortlich sind. Ein Forschungsteam entwickelte nun ein Verfahren, um diese speziellen Unterschiede in der Erbinformation zu identifizieren. Am Beispiel von Mais demonstrieren sie das große Potenzial der Methode, das mit Hilfe von Hybridpflanzen die direkten Auswirkungen der DNA-Sequenzvariation auf die Transkriptionsfaktorbindung misst. Ihre Analysemethode erlaubt es genau zu messen, ob Transkriptionsfaktoren mehr an das mütterliche oder das väterliche Erbgut binden. Das Team präsentiert Regionen im Maisgenom, die bei der Züchtung zur Ertragsteigerung und der Schädlingsresistenz helfen können. Die Studie des Teams um Dr. Thomas Hartwig, Leiter der Arbeitsgruppe Crop Yield am Instisit für Molekulare Physiologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und am Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) in Köln, an dem auch Forschende des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben sowie der University of Nebraska-Lincoln und der Iowa State University in den USA beteiligt war, ist nun im Fachjournal Genome Biology erschienen.

Quelle: HHU

Mit 40 Kilogramm Spinat, 3 Millionen Laserblitzen und 600.000 simulierten Atomen gelang es Physiker*innen von den Universitäten in Berlin und dem italienischen L'Aquila die Bewegung von Elektronen und Atomen in der photosynthetischen Sauerstoffbildung experimentell und rechnerisch nachzuverfolgen. Ihre Studie ist im Fachmagazin Nature erschienen. Sie liefert Einblicke in den biologischen Prozess, der wahrscheinlich in den letzten drei Milliarden Jahren auf der Erde unverändert abgelaufen ist. Die Erkenntnisse können auch für die Produktion von grünem Wasserstoff oder anderen erneuerbaren Brennstoffen bedeutsam sein.

Quelle: FU Berlin

Wie sich die Eigenschaften von Wildpflanzenarten im Zuge einer landwirtschaftlichen Saatgutproduktion verändern, wie man sie etwa für Renaturiereungmaßnahmen vermehrt, haben Forschende nun analysiert: Innerhalb von nur drei Generationen entwickelten einige Arten Anzeichen eines Domestikationssyndroms – einer Reihe von Merkmalen, die Nutzpflanzen typischerweise während der Domestikation entwickeln: Sie wurden größer, blühten üppiger und einheitlicher. Die in den ersten Generationen beobachteten Veränderungen waren jedoch zumeist geringfügig und dürften die Eignung der derzeit produzierten Samen für Renaturierungszwecke nicht beeinträchtigen. Dennoch sind die beobachteten Merkmalsverschiebungen eine erste Warnung, dass Saatgut von Wildpflanzen nur für eine begrenzte Anzahl von Generationen produziert werden sollte, bevor eine Auffrischung durch frisches Saatgut aus der freien Natur erfolgt. Die Ergebnisse hat das Team unter der Leitung von Forschenden der Universität Marburg in der Zeitschrift PNAS veröffentlicht.

Quelle: Uni Marburg

Mit dem Ziel, die Konsequenzen des menschengemachten Klimawandels für mediterrane Ökosysteme vorherzusagen, haben Geowissenschaftler*innen der Universität Heidelberg natürliche Klima- und Vegetationsschwankungen der vergangenen 500.000 Jahre untersucht. Dazu analysierten sie fossile Pollen, die in einem Sedimentkern aus Griechenland erhalten geblieben sind. Ihre im Fachmagazin Nature Communications veröffentlichten Untersuchungen legen nahe, dass bei anhaltender Trockenheit – wie sie aktuelle Klimamodellierungen vorhersagen – in der nahen Zukunft mit einer Versteppung der Wälder im Mittelmeerraum zu rechnen ist.

Quelle: Uni Heidelberg

Eine globale Studie zeigt mit zuvor unerreichter Differenziertheit, in welchem Ausmaß sich nicht-einheimische Pflanzen in den letzten 5.000 Jahren auf Meeresinseln ausgebreitet haben. Forscher*innen an der Universität Bayreuth sowie an Universitäten und Forschungsinstituten in Großbritannien, Norwegen, Österreich, Spanien, Australien und Neuseeland haben einen Datensatz zusammengetragen, der sich auf die Vegetation von 29 Inseln bezieht. Grundlage hierfür waren Analysen fossiler Pollen sowie der aktuelle Forschungsstand zur Einordnung der Pflanzen als einheimisch oder nicht-einheimisch. Damit gelang es in der im März im Fachjournal Ecology Letters publizierten Studie erstmals Veränderungen in der Vegetationsdynamik nicht-heimischer Pflanzenarten in den letzten 5.000 Jahren zu quantifizieren.

Quelle: Uni Bayreuth

Die unter dem arktischen Meereis wachsende Alge Melosira arctica enthält zehnmal so viele Mikroplastikpartikel wie das umgebende Meerwasser. Diese Konzentration an der Basis des Nahrungsnetzes stellt eine Gefahr dar für Lebewesen, die sich an der Meeresoberfläche von den Algen ernähren. Klumpen abgestorbener Algen befördern das Plastik mit seinen Schadstoffen zudem besonders schnell in die Tiefsee – und können so die hohen Mikroplastikkonzentrationen im dortigen Sediment erklären. Das berichten Forschende unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts jetzt in der Fachzeitschrift Environmental Science and Technology. Unsere Sektion Phykologie hatte die Eisalge Melosira zur Alge des Jahres 2016 gewählt.

Quelle: AWI

Der Klimawandel hat einen beispiellosen Artenschwund ausgelöst, der immer weiter voranschreitet. Dabei werden Klimakrise und Biodiversitätskrise häufig wie zwei getrennte Katastrophen behandelt. Ein internationales Forschungsteam um Hans-Otto Pörtner vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) mit Beteiligung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) fordert nun ein Umdenken. In ihrer jetzt im Fachmagazin Science veröffentlichten Übersichtsstudie (inkl. Grafik der Zusammenhänge) empfehlen sie neben der Einhaltung des 1,5-Grad-Ziels den Schutz und die Renaturierung von mindestens 30 Prozent der Land-, Süßwasser- und Ozeanflächen, ein Netzwerk von miteinander verbundenen Schutzgebieten sowie eine verstärkte fachübergreifende Zusammenarbeit der oft zu isoliert agierenden politischen Institutionen.

Quelle: AWI

Vom Menschen eingeschleppte Tier- und Pflanzenarten verdrängen heimische Arten, sind verantwortlich für Ernteausfälle in der Land- und Forstwirtschaft und übertragen Krankheiten. Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung von Franz Essl von der Universität Wien und Phillip Haubrock vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt hat nun erstmals die Kosten der durch invasive Arten verursachten Schäden mit jenen von Naturkatastrophen verglichen. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Perspectives in Ecology and Conservation veröffentlicht.

Quelle: Uni Wien

Einzellige Algen und Bakterien im Meer leben in einer komplexen Wechselbeziehung, über die bislang wenig bekannt ist. Eine Studie im Fachmagazin Journal of Phycology zeigt, dass die Oberfläche von Kieselalgen einen erstaunlich vielfältigen Lebensraum für Bakterien darstellt. Ein Team der Universität Oldenburg hat die Vorlieben verschiedener Bakterien mit fluoreszierenden Farbstoffen nun erstmals sichtbar gemacht. Sie verwendeten Lektine, um die unterschiedlichen Bereiche zu markieren, anzufärben und mit einem speziellen Mikroskop wie in einem dreidimensionalen Bild sichtbar zu machen. Wie sie herausfanden, sind unterschiedliche Bakterienarten jeweils darauf spezialisiert, die verschiedenen Bereiche der Kieselalgenoberfläche zu besiedeln. Die entdeckten Bakterien gehörten insbesondere zur Roseobacter-Gruppe und zu den Flavobakterien. Da Kieselalgen große Mengen Kohlenstoff binden und die Basis der Nahrungsnetze im Meer bilden, hat ihr Verhältnis zu Bakterien eine fundamentale Bedeutung für das Klima und die Ökologie der Meere.

Quelle: Uni Oldenburg

Ein internationales Forschungsteam aus Geolog*innen und Paläontolog*innen, mit Senckenberg-Wissenschaftler Dr. Thomas Lehmann, hat mit einem Multi-Methoden-Ansatz die Umwelt von frühen Menschenartigen vor etwa 20 Millionen Jahren, zur Zeit des frühen Miozäns, in Kenia und Uganda untersucht. In ihrer heute im Fachjournal Science erschienenen Studie kommen die Forschenden zu dem Schluss, dass es schon vor etwa 20 Millionen Jahren ausgedehnte Graslandschaften in Afrika gab – 10 Millionen Jahre früher als bislang angenommen. Die Untersuchung des vergangenen Lebensraums ist für die Interpretation der Evolution zahlreicher Säugetierarten, einschließlich der Hominine, entscheidend.

Quelle: Senckenberg

Das Unkraut Ackerfuchsschwanz verursacht aufgrund von Herbizidresistenzen immense wirtschaftliche Schäden in ganz Europa. Ein Team unter Leitung von Forschenden um Detlef Weigel vom Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen und um Karl Schmid von der Universität Hohenheim hat nun herausgefunden, dass diese Resistenz beim Gras Ackerfuchsschwanz hauptsächlich auf genetische Varianten zurückzuführen ist, die schon vor der Verwendung von Herbiziden auf den Feldern existierten. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in den Fachzeitschriften PNAS und Plant Biotechnology Journal erschienen. In Hinblick auf die unmittelbaren praktischen Konsequenzen ihrer Ergebnisse merken die Autor*innen an, Unkrautkontrolle dürfe sich nicht allein auf Herbizide stützen, sondern müsse auch „mechanische Bekämpfung und Fruchtwechsel beinhalten, um das Unkrautvorkommen auf dauerhaft niedrigem Niveau zu halten.“

Quelle: MPI für Biologie

Frankreich erlebte 2016 den extremsten Rückgang der Weizenerträge in der jüngeren Geschichte: In einigen Regionen gingen die Erträge um 55 Prozent zurück. Um die Ursachen zu ermitteln, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den größten zusammenhängenden, detaillierten Datensatz zu Weizenfeldversuchen mit statistischen Verfahren und Erntemodellen, Klimainformationen und Ertragsphysiologie kombiniert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ertragseinbußen durch das Zusammentreffen verschiedener Klimaeffekte verursacht wurden. Die Autorinnen und Autoren der Studie gehen davon aus, dass solche Effekte zukünftig öfter auftreten könnten als bisher, und die Häufigkeit extrem niedriger Weizenerträge ansteigen wird. Prof. Frank Ewert, der Wissenschaftliche Direktor des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF), und ZALF-Wissenschaftlerin Prof. Heidi Webber waren an der Studie beteiligt, die Ende März im Fachjournal Golbal Change Biology veröffentlicht wurde.

Quelle: ZALF

Tier- und Pflanzenarten, die auf Ackerlebensräume spezialisiert sind, zählen zu den am stärksten gefährdeten Arten. Das gilt inbesondere für Ackerwildkräuter. Ihr Erhalt wird daher vom Bund und von der EU gefördert. Im Rahmen der Förderprogramme bewirtschaften Landwirtinnen und Landwirte ihre Äcker ohne Dünger und Pestizide. Für Ertragseinbußen und den Zeitaufwand erhalten sie Ausgleichszahlungen. Ein Forschungsteam der Universität Göttingen hat die ökologische Wirksamkeit der Förderprogramme und die Motivation der Teilnehmenden untersucht und die Ergebnisse in zwei Artikeln im Heft Natur und Landschaft des Bundesamtes für Naturschutz (BfN) veröffentlicht (siehe Pape et al. sowie Zembold et al.).

Quelle: Uni Göttingen

Welche natürlichen chemischen Strategien Bakterien nutzen, um Konkurrenten fernzuhalten und sich erfolgreich auf Pflanzen zu vermehren, haben Forschende haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forschungsteam identifiziert. Die Studie des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln und des Teams wurde jetzt in der Zeitschrift PNAS veröffentlicht. Die Arbeit unterstreicht die Bedeutung der chemischen Abwehr zwischen Bakterien für eine erfolgreiche Besiedlung des Wirts. Diese Ergebnisse haben Auswirkungen auf die Entwicklung von Biologika in der Landwirtschaft, da sie eine Vorhersage der unter vereinfachten Laborumgebung beobachteten hemmenden Aktivitäten, auf die Anwendung im Feld erlauben.

Quelle: MPI für Züchtungsforschung

Forschende aus Brasilien, den USA, Frankreich, Großbritannien, der Schweiz und Deutschland haben das Genom des Asiatischen Sojabohnenrostes (Phakopsora pachyrhizi) in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht und so einen Meilenstein zum Schutz der weltweiten Sojabohnenernte erreicht. Das Genom des Pilzes, das mit einer Größe von 1,25Gb zu den größten bislang sequenzierten Pilzgenomen zählt, ermöglicht es nun die Mechanismen zu analysieren, die den Krankheitsverlauf begünstigen oder auch aufhalten. Die enorme Anpassungsfähigkeit des Pilzes führt nämlich dazu, dass er Resistenzeigenschaften neuer Sojabohnen-Sorten und die Wirkung von Pflanzenschutzmitteln immer wieder schnell überwindet, was vermutlich in der Komplexität und Flexibilität des nun vollkommen zugänglich gemachten Genoms liegt. Beteiligt an der Studie waren auch die Professoren Ulrich Schaffrath und Uwe Conrath von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen sowie die konkurrierenden Unternehmen Bayer und Syngenta, die gemeinsam an dem dicken Strang gezogen hatten.

Quelle: RWTH

Forscher*innen des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg und der Technischen Universität Berlin rekonstruierten längst ausgestorbene Proteine eines UV-Schutzsystems von photosynthesetreibenden Cyanobakterien. Das überraschende Ergebnis: die Proteine passten bereits perfekt zueinander, als sie zufällig aufeinandertrafen, wie sie im Fachjournal Nature Ecology and Evolution berichten. Diese Entdeckung erweitert die bisherige Kenntnis zu den Spielregeln der Evolution.

Quelle: TU Berlin

Eine Arbeitsgruppe hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Pflanzen-Schaderreger mithilfe einer Webanwendung nachweisen lassen. „AgriFuture“ ist öffentlich zugänglich und erlaubt es Anwender*innen, das Vorkommen beliebiger Schaderreger in kurzer Zeit selbst zu bestimmen – auf der Grundlage modernster Genom-Sequenzierungstechnik. Die Anwendung der Gruppe um Prof. Dr. Marco Thines vom Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum Frankfurt erlaubt so einen Echtzeit-Nachweis landwirtschaftlicher Schaderreger. Die Webanwendung AgriFuture wurde von der Europäischen Union und dem Bundesamt für Landwirtschaft und Ernährung gefördert und in Zusammenarbeit mit der Firma dreistromland umgesetzt.

Quelle: Senckenberg

Verbundwerkstoffe sorgen etwa in Flugzeugteilen, Freizeitgeräten und Haushaltsgegenständen für Stabilität. Die meisten dieser Werkstoffe haben jedoch einen schlechten CO₂-Fußabdruck und sind nicht natürlich abbaubar. Eine nachhaltigere Alternative hat ein Team der Universität Stuttgart entwickelt – einen vollständig biobasierten Verbundwerkstoff aus Flachsfasern und dem Biopolymer Chitosan, über die sie im Fachjournal Composites Science and Technology berichten. Dieser Werkstoff besteht aus Flachsfasern als verstärkendes Element und dem Biopolymer Chitosan, welches aus Chitin gewonnen wird und die Flachsfasern zusammenhält. Der Chitosan-Flachs-Verbundwerkstoff ist nicht nur natürlich abbaubar und besteht aus ausschließlich CO2-neutralen Rohstoffen, sondern hat zudem, bezogen auf die Dichte, eine höhere Steifigkeit und somit ein größeres Leichtbaupotenzial, verglichen mit Verbundwerkstoffen mit Epoxidharz.

Quelle: Uni Stuttgart

Durch den Klimawandel treiben viele Laubbäume früher aus. Das Risiko von Spätfrösten im Frühjahr jedoch bleibt hoch und extreme Trockenphasen werden häufiger. Baumarten, die sich rasch von Frostschäden erholen, könnten in Zukunft im Vorteil sein, zeigt eine im Fachmagazin Functional Ecology veröffentlichte Untersuchung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL). Darin wurden in einem Freiluftexperiment eingetopfte zweijährige Bäumchen von vier heimischen Arten untersucht: Vogelkirsche, Stieleiche, Hainbuche und Rotbuche.

Quelle: WSL

Betalaine wirken im Menschen als Antioxidantien, die eine Reihe von degenerativen und chronischen Erkrankungen wie Bluthochdruck, Kolitis oder Arteriosklerose bremsen können. Aber sie kommen nur in wenigen Pflanzen wie der Roten Beete vor. Kocht man das Gemüse, gehen diese wertvollen Inhaltsstoffe weitgehend verloren. Mit einem molecular farming-Ansatz wurden nun Tomaten mit dem Biosyntheseweg von Betacyanin ausgestattet, berichtet das Portal Pflanzenforschung über eine Studie aus Japan, die im Fachjournal Biotechnology & Bioengineering erschienen ist.

Quelle: Pflanzenforschung.de

Manche Pflanzen können Monate ohne Wasser überleben, um dann nach einem kurzen Regenguss wieder zu ergrünen. Eine aktuelle Studie der Universitäten Bonn und Michigan zeigt, dass dafür kein „Wunder-Gen“ verantwortlich ist. Stattdessen ist diese Fähigkeit Folge eines ganzen Netzwerks von Erbanlagen, die fast alle auch in empfindlicheren Arten vorkommen. Die Ergebnisse der Studie des Teams um Prof. Dr. Dorothea Bartels vom Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen (IMBIO) sind bereits vorab online in der Zeitschrift The Plant Journal erschienen; die Printausgabe wird demnächst veröffentlicht.

Quelle: Uni Bonn

Der Klimawandel führt zu vermehrtem Auftreten von Wetterextremen, Dürre- und Hitzeperioden sowie intensiven Niederschlägen, Staunässe oder Überschwemmungen. Letzteres löst bei Pflanzen Sauerstoffmangel aus. Ein Forschungsteam unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und der Universität Bielefeld hat nun in der Pflanze Arabidopsis thaliana einen neuen Signalweg entdeckt. Dieser verbindet bei Sauerstoffmangel ein Stresssignal mit der Initiierung einer transkriptionellen Anpassungsreaktion, wie sie im Journal PNAS berichten.

Quelle: IPK (pdf)

Obwohl es in jedem Pflanzengenom sogenannte Sugars Will Eventually be Exported Transporters (SWEETs) gibt, fehlt bislang noch ein umfassendes Verständnis ihrer Funktionsweise. Im Fachjournal The Plant Cell schildert nun ein internationales Forschungsteam, welche Rolle SWEETs bei der Entwicklung des Gerstenkorns spielen und ist der Frage nachgegangen, welche Substrate von den SWEET-Proteinen im Samen transportiert werden. Wie das Team unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) zeigt, erleichtert die Expression von HvSWEET11b in Eizellen des Afrikanischen Krallenfrosches (Xenopus laevis) nicht nur den bidirektionalen Transfer von Saccharose und Glucose, sondern auch des Pflanzenhormons Cytokinin.

Quelle: IPK (pdf)

Das globale Klima beeinflusst das regionale Pflanzenwachstum – allerdings nicht in allen Lebensräumen gleichermaßen. Das haben Geobotaniker*innen der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) in einer Analyse von über 300.000 europäischen Vegetationsbeobachtungen herausgefunden. Ihr Fazit: Die Effekte des Klimawandels auf die Vegetation der Erde lassen sich nicht generell vorhersagen, sondern sind in hohem Maße von den untersuchten Habitaten und den lokalen Bedingungen abhängig. Die Erkenntnisse haben sie in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Quelle: MLU

Genetische Variation in der Züchtung beruht auf Rekombinationsereignissen während der Meiose. Während der Prophase I sind die Chromosomen entlang der Chromosomenachsen angeordnet. Diese Anordnung ist für die meiotische Rekombination und die genetische Vielfalt der Keimzellen entscheidend. Ein Forschungsteam unter der Leitung des IPK Leibniz-Instituts hat nun erstmals einen TurboID (TbID)-basierenden Ansatz in Arabidopsis thaliana zur Identifizierung von Proteinen genutzt, die sich in räumlicher Nähe der meiotischen Chromosomenachsen finden. Dabei wurden nicht nur bereits bekannte, sondern auch neue meiotische Proteine entdeckt. Die Ergebnisse hat das Team im Journal Nature Plants veröffentlicht.

Quelle: IPK

Ein höherer Anteil an lokal erzeugtem pflanzlichen Eiweiß in der fleischreichen Ernährung könnte die Treibhausgasemissionen und den Verlust an biologischer Vielfalt verringern. Die Erzeugung von pflanzlichem Eiweiß wird jedoch dadurch erschwert, dass es keine Leguminose für die kühlere Klimazonen gibt, deren agronomischer Wert dem der Sojabohne entspricht. Die Ackerbohne (Vicia faba L.) hat ein hohes Ertragspotenzial und eignet sich gut für den Anbau in gemäßigten Regionen, aber bisher fehlten genomische Ressourcen. Ein Forschungsteam, an dem auch Wissenschaftler*innen des IPK Leibniz-Instituts und der Uni Gießen beteiligt sind, hat das Genom der Ackerbohne in hoher Qualität auf Chromosomenbasis assembliert und in der Fachzeitschrift Nature publiziert.

Quelle: IPK (pdf)

Gemeinschaften von Bodentieren in den Tropen werden von Pflanzenwurzeln und den daraus hervorgehenden Ressourcen bestimmt. Dies ist das zentrale Ergebnis einer neuen Studie eines Forscherteams unter Leitung der Universität Göttingen, des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Universität Leipzig. In einem einzigen Hektar Boden arbeiten Millionen kleiner Lebewesen wie Regenwürmer, Springschwänze, Milben, Insekten etc. für die Zersetzung und die Gesundheit des Bodens. Lange Zeit ging man davon aus, dass Laubstreu die wichtigste Ressource für diese Tiere ist. Die in Ecology Letters veröffentlichte Studie zeigt jedoch, dass die Wurzeln der Pflanzen für die tropische Bodenfauna eine mindestens ebenso große Rolle spielen.

Quelle: iDiv

Züchtung und Anbau von Weinreben hat die Entstehung der europäischen Zivilisationen stark geprägt, aber woher die Rebe stammt und wie sie sich verbreitete, ist bisher umstritten. In einem umfassenden Genomprojekt klärten Forschende der chinesischen Yunnan Agricultural University Ursprung und Weg des Weines von der Wildrebe zur heutigen Kulturform mithilfe Tausender Rebengenome, die entlang der Seidenstraße von China bis Westeuropa gesammelt und analysiert wurden. Die Wildrebensammlung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) spielte hier eine wichtige Rolle. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden im Fachjournal Science.

Quelle: KIT

Blütenbildene Pflanzen mit nicht determinierten Blütenständen produzieren oft mehr Organe als sie benötigen. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Thorsten Schnurbusch vom IPK-Leibniz-Institut hat nunmehr zeigen können, dass die ersten Schritte der Blütchenbildung bei Gerste molekular von ihrer Reifung zu Körnern entkoppelt sind. Während die Blütchenbildung von speziellen Genen diktiert wird, wird das Wachstum der Blütchen durch Lichtsignal-, Chloroplasten- und Gefäßentwicklungsprogramme gesteuert. Dabei spielt das Gerste CCT MOTIF FAMILY 4 (HvCMF4)-Protein eine zentrale Rolle. Die Ergebnisse geben Einblicke in die molekularen Grundlagen der Ertragsentwicklung bei Getreidepflanzen. Das Team stellt die Ergebnisse im Fachjournal Science Advances vor.

Quelle: IPK Gatersleben (pdf Datei)

Die weltweite Nachfrage nach Ölpalmen als produktivster Ölpflanze steigt. Ihre Produktivität ist jedoch auf konventionelle Bewirtschaftungsmethoden der Ölpalmplantagen zurückzuführen, mit einem hohen Einsatz an Düngemitteln und Herbiziden und schweren Folgen für die Umwelt. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen schildert nun im Fachmagazin Nature Sustainability, dass eine Umstellung auf mechanische Unkrautbekämpfung und ein reduzierter Düngemitteleinsatz sowohl die Multifunktionalität des Ökosystems als auch den Gewinn der Plantage erheblich steigern.

Quelle: Uni Göttingen

Sie heißen Riesen-Bärenklau, Japanischer Staudenknöterich oder Ambrosia und haben eines gemeinsam: Sie sind invasive Pflanzenarten, die bereits vor vielen Jahren ihren Weg nach Deutschland gefunden haben und andere Pflanzenarten zunehmend verdrängen. Viele von ihnen haben ihren potenziell geeigneten Lebensraum wohl noch gar nicht erreicht. Das haben Geograph*innen der Universität Leipzig in einer Simulationsstudie ermittelt, die sie nun im Fachmaganzin International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation veröffentlichten. Dabei koppelten sie verschiedene Datensätze, um die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten ausgewählter invasiver Pflanzenarten für jeden Ort in Deutschland vorhersagen zu können.

Quelle: Uni Leipzig

Ein Forschungsteam hat die molekularen Grundlagen des Kampfes zwischen Stieleichen und ihren Fressfeinden entschlüsselt. Eichenblätter enthalten eine Vielzahl von Phytochemikalien, die für den Baum nicht lebensnotwendig sind, aber eine wichtige Rolle bei den Pflanzen-Insekten-Interaktionen spielen. Einige dieser niedermolekularen Verbindungen können den Eichenwickler-Raupen förmlich den Appetit verderben und ihr Wachstum beeinträchtigen. Forschende des Thünen-Instituts für Forstgenetik in Großhansdorf und des Helmholtz Zentrums München haben nun das „Gesamtpaket“ dieser chemischen Substanzen, die im Stoffwechsel der Bäume gebildet werden – das sogenannte Metabolom – näher untersucht und im Fachblatt Functional Ecology vorgestellt. 

Quelle: Thünen

Forschende haben untersucht, ob Salzwiesen auch bei steigenden Wassertemperaturen noch zum Küstenschutz beitragen können. Salzwiesen im Übergangsbereich zwischen Meer und Festland sind wertvoll für den Küstenschutz, weil sie als Pufferzonen, die Energie der Wellen abschwächen, bevor sie an Land brechen. Außerdem bieten sie Lebensraum für viele Tiere und Pflanzen und erfüllen als Kohlenstoffspeicher eine wichtige Funktion. Doch können Salzwiesen unter den neuen Bedingungen mit steigenden Wassertemperaturen und höherer CO₂-Belastung weiter ihrer Küstenschutzfunktion nachkommen? Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Leibniz Universität Hannover (LUH) und des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven, hat dieses in aufwändigen Versuchen untersucht. Die Forscherinnen und Forscher kommen zu einem erfreulich positiven Ergebnis: Die biomechanischen Eigenschaften von Salzwiesenvegetation bleiben offensichtlich auch unter zukünftigen klimatischen Bedingungen erhalten. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Scientific Reports erschienen.

Quelle: LUH

Massenentwicklungen von Cyanobakterien, sogenannte Blaualgenblüten, beeinträchtigen weltweit immer wieder die Qualität von Gewässern und Trinkwasserressourcen. Cyanobakterien gelten als wärmeliebend, und massive Algenblüten werden vor allem im Sommer gemeldet, in dieser Zeit ist das Monitoring besonders engmaschig. Nun hat ein internationales Forschungsnetzwerk unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) aufgezeigt, dass Blaualgenblüten auch bei kälteren Temperaturen (unter 15 Grad Celsius) auftreten können – sogar unter Eis. Bleiben die drei von den Forschenden charakterisierten Algenblüten-Typen unbemerkt, bestehen Risiken für die Trinkwassergewinnung. Denn Cyanobakterien – auch Blaualgen genannt – können Giftstoffe bilden, dem Gewässer Sauerstoff entziehen und Wasserpflanzen das Licht zur Photosysnthese nehmen. Blaualgenblüten gefährden so aquatische Ökosysteme mit ihren Lebewesen sowie Trinkwasserressourcen und Badegewässer. Ihre Ergebnisse publizierte das Team im Fachjournal Limnology and Oceanography Letters.

Quelle: IGB

Um den Verlust an biologischer Vielfalt in Agrarlandschaften zu verringern, braucht es nachhaltigere und umweltfreundlichere Praktiken in der Landwirtschaft. Ein Forschungsteam der Universitäten Göttingen, Hohenheim und Venda in Südafrika hat untersucht, wie sich in Macadamia-Plantagen Ökosystemleistungen wie zum Beispiel die Bestäubung verbessern lassen könnten. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen im Fachjournal Journal of Applied Ecology, dass ein bestimmtes Design der Plantagen – wie die räumliche Anordnung der Baumreihen, der Sorten und die Integration naturnaher Lebensräume in und um die Plantagen herum – die Bestäubungsleistung durch Bienen erhöhen kann.

Quelle: Uni Göttingen

Die Sommertrockenheit 2015-2018 war in weiten Teilen West- und Mitteleuropas in den letzten 400 Jahren beispiellos, was die negative Wasserbilanz angeht. Das deutet auf einen Einfluss der menschengemachten Erderwärmung hin. Mehrjährige Dürren hat es jedoch schon früher gegeben, im späten 17. und frühen 18. Jahrhundert sogar häufiger als in der Zeit seit 1860. Das zeigen Isotopenanalysen an Baumringen in ganz Europa, die sich so als einzigartiges Werkzeug für die Klimaforschung erweisen. Die Ergebnisse dieser Studie von einem Team um Mandy Freund (Universität Melbourne) und Gerhard Helle (Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ) sind in Nature Communications Earth & Environment erschienen.

Quelle: GFZ

Seltener Fund beim Mittagsspaziergang: Auf einer Fichte entdeckte ein Mitarbeiter der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) nicht nur eine neue Pilzart, sondern auch eine der Wissenschaft bisher unbekannte Gattung. Der Parasit ernährt sich von den Fichtenpollen und zerstört dabei die männlichen Blüten. Unklar ist, ob es sich um eine eingeschleppte Art handelt. Veröffentlicht haben die Forschenden die Charakterisierung des Pilzes im Fachjournal Mycological Progress.

Quelle: WSL

Urgetreide erfordern ein gewisses Know-how bei Anbau und Verarbeitung. Im vermutlich weltgrößten Urgetreide-Versuch mit Dinkel, Emmer und Einkorn wurde dies nun auch abschließend für Einkorn bestätigt. Prof. Dr. Friedrich Longin von der Landessaatzuchtanstalt der Universität Hohenheim in Stuttgart testete zusammen mit seinem Team 148 Einkorn-Sorten an mehreren Anbauorten auf ihre Eigenschaften auf dem Feld, in der Mühle und in der Bäckerei. „Dabei konnten wir in der Feldleistung ebenso wie beim Mahlen und Backen enorme Unterschiede zwischen den einzelnen Sorten feststellen. Wer Einkorn erfolgreich nutzen möchte, sollte auf eine Sorte setzen, die einen sicheren Ertrag liefert und beim Backen auf handwerkliches Können zurückgreifen“, fasst der Experte seine Ergebnisse (hier als pdf) zusammen.

Quelle: Uni Hohenheim

Forschende haben einen molekularen Schalter entdeckt, der die Autophagie („Selbstverzehr“) in Pflanzen reguliert. Die Forschenden des Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Max Perutz Labs zeigen im Fachmagazin EMBO journal, dass dieser Regulationsmechanismus in Eukaryoten konserviert ist. ist ein wichtiger zellulärer Qualitätskontrollmechanismus zur Beseitigung von Proteinaggregaten und beschädigten Zellteilen. Dieser Mechanismus ist unter normalen Bedingungen inaktiv und wird erst bei anhaltendem Zellstress aktiviert.

Quelle: GMI (in engl.)

Forschende haben anhand von Baumring-Isotopendaten nachgewiesen, dass in einigen Teilen Europas die Sommertrockenheiten der letzten Jahre im Vergleich zu den vergangenen Jahrhunderten sehr ungewöhnlich waren. Dazu haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler – unter anderem vom Meteorologischen Institut der Freien Universität Berlin – eine neue Messmethode basierend auf Isotopendaten angewandt. Die dazugehörige Studie mit dem Titel European tree-ring isotopes indicate unusual recent hydroclimate ist nun im Fachmagazin Nature Communications Earth and Environment veröffentlicht worden.

Quelle: FU Berlin

Die Trockenlegung von natürlichen Feuchtgebieten hat die Nutzung durch Land- und Forstwirtschaft sowie den Torfabbau begünstigt, allerdings auch großen Einfluss auf Treibhausgasemissionen, Hochwasserschutz, Nährstoffflüsse und Biodiversität. In einer globalen, im Fachjournal Nature publizierten Studie hat ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Stanford University rekonstruiert, wo und wann zwischen den Jahren 1700 und 2020 Feuchtgebiete umgewandelt wurden und für welchen Zweck dies geschah. Neben der Uni Greifswald, die Daten aus der Global Peatland Database und aus historischen Beständen der Moorbibliothek beitrugen, war die Uni Göttingen an der Studie unter anderem mit Informationen zu landwirtschaftlichen Entwässerungsvorhaben sowie zu Drainagen im Bewässerungslandbau beteiligt. „Die Ergebnisse dieser ersten systematischen, datenbasierten Erfassung des Ausmaßes des Verlustes von Feuchtgebieten weltweit für einen so langen Zeitraum sind sehr bedeutsam“, sagt Prof. Dr. Stefan Siebert vom Department für Nutzpflanzenwissenschaften der Universität Göttingen, der an der Studie beteiligt war. „Sie tragen einerseits zum besseren Verständnis der Ursachen bei. Andererseits ermöglichen uns die neuen Daten, in Folgestudien die Wirkung dieser Landnutzungsänderungen zum Beispiel auf den Klimawandel, den Verlust an Biodiversität aber auch auf Produktivitätssteigerungen in der Landwirtschaft besser zu quantifizieren.“

Quelle: Uni Göttingen

Landwirtschaft gilt als einer der wesentlichen Störfaktoren ökologischer Systeme – und es kann lange dauern, bis sich ehemals landwirtschaftlich genutzte Flächen wieder erholen. Ohne aktive Renaturierungsmaßnahmen kann sich diese Erholung noch weiter herauszögern und ist zudem häufig unvollständig, zeigt ein Forschungsteam unter der Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv). In ihrer Studie im Journal of Ecology beleuchten sie, wie sich ehemals landwirtschaftlich genutzte Flächen auf verschiedenen Ebenen erholen, und zeigen konkrete Renaturierungsmaßnahmen auf, die der Biodiversität helfen können sich zu regenerieren.

Quelle: iDiv

Wie sich der globale Klimawandel auf terrestrische Ökosysteme auswirkt, zeigt eine Studie, in der erstmals messbare Veränderungen in der Vegetation von terrestrischen Ökosystemen auf einzelne Klimafaktoren zurückzuführen sind. Dazu haben Forschende weltweite Fernerkundungsdaten aus den letzten 40 Jahren mit einem neuartigen dynamischen Modell des Pflanzenwachstums analysiert. Das neue Modell beschreibt den Einfluss wichtiger Klimaparameter wie Lufttemperatur, Bodentemperatur, Bodenfeuchte, Sonneneinstrahlung und atmosphärischer CO₂-Gehalt auf das Pflanzenwachstum. Veränderungen in der Vegetationsaktivität konnten meist durch Veränderungen der Temperatur und der Bodenfeuchtigkeit erklärt werden. Änderungen der Sonneneinstrahlung und des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre spielten selten eine dominante Rolle. In einigen Ökosystemen sind nach einer langjährigen Zunahme der Vegetationsaktivität Rückgänge zu beobachten. Diese Trendumkehr wirft die Frage auf, ob terrestrische Ökoysteme auch in Zukunft einen hohen Beitrag zur Bindung von atmosphärischem Kohlenstoff leisten werden. Das berichten Pflanzenökolog*innen der Universität Bayreuth im Fachjournal Nature Geoscience.

Quelle: Uni Bayreuth

Im westlichen Amazonasgebiet wird seit prähistorischer Zeit Kakao angebaut, der für seine genetische Vielfalt bekannt ist. Hier wächst das Interesse, den Anbau von ertragreichem, aber meist qualitativ minderwertigem Kakao auf einheimische Kakaosorten mit besonders feinem Geschmack umzustellen. Dies könnte den Kleinbauern höhere Preise ermöglichen, wie Forschende der Agrarökologie der Universität Göttingen und ein internationales Team in einer Studie zeigen, die sie im Fachmagazin Conservation Letters veröffentlichten. Zudem könnten sich diese Sorten besser an regionale Klima- und Wachstumsbedingungen anpassen und die einheimische Artenvielfalt und Ökosystemleistungen wie biologische Schädlingsbekämpfung und Bestäubung fördern.

Quelle: Uni Göttingen

In tropischen Gebirgen nimmt die Zahl der Insekten mit zunehmender Höhe ab. Dadurch verschärft sich in Gebirgshochlagen die Konkurrenz zwischen Pflanzenarten, die sich auf den Fang von Insekten als wichtige Nährstoffquelle spezialisiert haben. Wie kreativ einige dieser Pflanzenarten mit dieser Situation umgehen, zeigt ein internationales Forschungsteam mit Prof. Dr. Gerhard Gebauer von der Universität Bayreuth im Dezember in den Annals of Botany. In Bergregionen auf Borneo haben einige Arten der Kannenpflanze Nepenthes ihre Ernährung umgestellt: Mit ihren Fangfallen - die ursprünglich der Erbeutung von Insekten dienten - nehmen sie den Kot von Säugetieren auf und sind dadurch sogar besser mit Nährstoffen versorgt als zuvor.

Quelle: Uni Bayreuth

Bisher blieben Gebirgsregionen von biologischen Invasionen weitgehend verschont. Doch jetzt zeigt eine neue Monitoringstudie, dass der Druck von Neophyten auf Gebirge und ihre einmalige Vegetation weltweit steigt: Die Invasion von gebietsfremden Pflanzen in höhere Lagen hat in vielen Gebirgen der Erde zwischen 2007 und 2017 zugenommen. Die Studie unter Federführung der ETH Zürich ist soeben in der Fachzeitschrift Nature Ecology & Evolution erschienen.

Quelle: ETH Zürich

Fallen die Temperaturen unter null Grad, bilden sich Eiskristalle auf den Blättern von winterharten Grünpflanzen. Trotzdem überstehen sie Frostphasen in der Regel unbeschadet. Mit einem besonderen Kryo-Rasterelektronenmikroskop konnten Forschende vom Zoologischen Institut der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) erstmals hochauflösende Bilder von Vereisungsprozessen auf heimischen Wildpflanzen und Pflanzen in der Antarktis aufnehmen. Dabei entdeckten sie verschiedene winzige Strukturen auf den Blattoberflächen, mit denen sich die Pflanzen gegen niedrige Temperaturen schützen. Ein besseres Verständnis dieser Schutzstrategien könnte auch für Nutzpflanzen oder Flugzeugoberflächen interessant sein. Die Ergebnisse erschienen im wissenschaftlichen Fachmagazin The Science of Nature.

Quelle: CAU

Das übermäßige Wachstum von teils giftigen Blaualgen (Cyanobakterien) in Gewässern ist kein Phänomen der Neuzeit. Der Mensch hat es schon vor Jahrtausenden beeinflusst. Das zeigt nun erstmals die Untersuchung von Blaualgen-DNA an Sedimenten eines Sees in Mecklenburg. Die Studie von Forschenden des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ und Kolleg*innen konnte die Geschichte der Blaualgen des Sees über die letzten 11.000 Jahre entschlüsseln und wurde in der Fachzeitschrift Communications Biology veröffentlicht.

Quelle: GFZ

Eine neu entdeckte Dyscalculia-Mutante der Venusfliegenfalle hat ihre Fähigkeit verloren, elektrische Impulse zu zählen. Ein Würzburger Forschungsteam legt die Ursache des Defekts offen und beschreibt die Schlüsselkomponente im Fachjournal Current Biology. Entdeckt hatten ein Koautor der Publikation die Mutante auf einer Pflanzenbörse. Die Website der Uni Würzburg bietet auch ein kleines Video der Erkenntnisse.

Quelle: Uni Würzburg

Eine reduzierte Biodiversität beeinträchtigt die Stabilität des gesamten Ökosystems. Ein langfristig angelegter Versuch zeigt nun, dass Grasland-Pflanzengemeinschaften mit mehreren Arten etwa zehn Jahre brauchen, bis sie sich aufeinander eingestellt haben und wieder gleichmässig viel Biomasse produzieren können. In der Studie untersuchten Forschende der Universitäten Zürich (UZH), Leipzig und Jena sowie des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) die Stabilität der pflanzlichen Biomasseproduktion über 17 Jahre in einem aussergewöhnlich langfristig angelegten Biodiversitätsversuch, dem sog. Jena-Experiment. Veröffentlicht hatten die Forschenden ihre Ergebnisse am 14. Dezember Nature Communications und heute der Öffentlichkeit vorgestellt.

Quelle: UZH

Die Suche nach Nektar kostet Insekten viel Energie, sie müssen also möglichst effizient vorgehen. Bunte Muster auf den Blütenblättern helfen dabei kräftig mit. Ein Team vom Biozentrum der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) hat jetzt erstmals die einzelnen Schritte entschlüsselt, über die Blütenmuster die Effizienz von Erdhummeln (Bombus terrestris) steigern. Insgesamt reduzieren Saftmale die Zeit, die für die gesamte Interaktion mit einer Blüte gebraucht wird, um bis zu 30 Prozent – vom Anflug über das Finden des Nektars bis hin zum Abflug. Überraschenderweise verkürzen die Blütenmuster nicht die eigentliche Nektarsuche; sie machen aber den Anflug effizienter und sorgen für eine strategisch günstigere Landeposition. Sie wirken wie Markierungen auf einer Landebahn und helfen den Hummeln, ihren Anflug zu koordinieren. Das berichtet das Team um Anna Stöckl und Johannes Spaethe im Journal Functional Ecology.

Quelle: Uni Würzburg

Ein australisch-deutsches Forscherteam um den Botaniker Andreas Fleischmann (und Preisträger unseres Eduard Strasburger-Preises 2015) hat sechs neue fleischfressende Sonnentau-Arten aus Westaustralien entdeckt. Eigentlich nichts Besonderes für Botaniker*innen – allerdings wurden vier der sechs neuen Arten anhand von Fotos auf Social Media Kanälen identifiziert, die dort von Naturfotografen gepostet wurden. „Die Forschungsdaten der Citizen Scientists sind eine wertvolle Datenquelle für uns Biodiversitätsforscher*innen – und damit von großer Bedeutung für den Schutz vieler Tier- und Pflanzenarten. Vor allem die Ermittlung von Verbreitungsgebieten sehr seltener Arten wäre uns ohne diese zusätzliche Datenfülle gar nicht möglich“, sagt Andreas Fleischmann, Letztautor der Studie. Die Ergebnisse ihrer Untersuchungen und die Beschreibung neuen Arten haben die Forschenden der Staatlichen Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns (SNSB) mit ihren australischen Parntern nun in der Fachzeitschrift Biology veröffentlicht.

Quelle: SNSB

Forschende haben in fast 4 Millionen Tabakpflanzen die Vererbung von Chloroplasten unter verschiedenen Umweltbedingungen untersucht. Entgegen der bisherigen Ansicht, Chloroplasten würden nur von der Mutterpflanze weitergegeben, können bei Kälte auch väterliche Chloroplasten vererbt werden. Die Chloroplasten der Eltern können sich also in den Nachkommen treffen und genetisches Material austauschen. Diese Erkenntnis erlaubt es, Eigenschaften aus dem Erbgut der Chloroplasten gezielt in der Züchtung zu nutzen, und eröffnet zudem neue Perspektiven für die Evolutionsforschung. Die Studie des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam wurde in Nature Plants veröffentlicht.

Quelle: MPI für Molekulare Pflanzenphysiologie

Forscherinnen vom Museum für Naturkunde Berlin (MfN) und der Universität in Wien haben eine Seltenheit erforscht– den Einschluss einer fast 3 cm großen Blüte, die vor ca. 38-34 Millionen Jahren samt ihren Pollen in Harz eingeschlossen und konserviert wurde. Sie ist in etwa dreimal größer als die meisten Blüteneinschlüsse und somit die größte Blüte, die jemals in Bernstein entdeckt wurde. Die neuen Erkenntnisse helfen, die Pflanzenwelt des Baltischen Bernsteinwaldes weiter zu entschlüsseln, Rückschlüsse auf das Klima vergangener Zeiten zu werfen und den Wandel der Wälder nachzuvollziehen. Anhand des Pollens sowie einiger Blütenmerkmale konnten die Forscherinnen das Fossil dem asiatischen Vertreter der Gattung Symplocos aus der Familie der Symplocaceae zuordnen. Über ihre Ergebnisse berichten sie im Fachjournal Scientific Reports.

Quelle: MfN

Forschende der ETH Zürich konnten zeigen, welche Gene verhindern, dass sich Gräser selber befruchten. Das Team um Bruno Studer, Professor für Molekulare Pflanzenzüchtung, konnte anhand des Englischen Raigrases (Lolium perenne L.) die für die Selbstinkompatibilität verantwortlichen Gene erstmals identifizieren und die Abfolge ihrer Bausteine (DNA-Basensequenz) bestimmen. Das Englische Raigras ist eines der wichtigsten Futter- und Rasengräser weltweit. "Den Durchbruch verdanken wir den Fortschritten bei Genomanalysen. Diese haben es uns erst in den vergangenen Jahren erlaubt, rasch und umfassend das gesamte Erbgut eines einzelnen Organismus zu sequenzieren", betont Studer. Mit den in der Fachzeitschrift Molecular Biology and Evolution geschilderten Erkenntnissen können Pflanzenwissenschaftler*innen diesen Mechanismus nun gezielter einsetzen, um neue Sorten von Futtergräsern aber auch von Reis oder Gerste zu züchten.

Quelle: ETH Zürich

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler interessiert, welche Veränderungen im Erbgut dafür verantwortlich sind, dass sich bei verschiedenen Arten identische Merkmale konvergent entwickeln konnten, obwohl unter ihnen keine verwandtschaftlichen Beziehungen bestehen. „Solche Merkmale – wir sprechen von Phänotypen – sind natürlich immer in Genomsequenzen kodiert“, sagt der Pflanzenphysiologe Dr. Kenji Fukushima von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. Mutationen können die Auslöser für die Entwicklung neuer Merkmale sein. Jetzt ist es Fukushima gemeinsam mit seinem Kollegen David D. Pollock von der University of Colorado (USA) gelungen, eine Methode zu entwickeln, die bei der Suche nach den genetischen Grundlagen phänotypischer Merkmale deutlich bessere Ergebnisse erzielt als die bislang verwendeten Methoden. „Wir haben eine neuartige Metrik der molekularen Evolution entwickelt, mit der sich die Rate der konvergenten Evolution in proteinkodierenden DNA-Sequenzen genau darstellen lässt“, beschreibt Fukushima das wesentliche Ergebnis der jetzt in Nature Ecology & Evolution veröffentlichten Arbeit.

Quelle: JMU

Wind, Klärschlamm und gereinigtes Abwasser tragen Reifenabriebpartikel von den Straßen auf Ackerflächen. Eine neue Laborstudie zeigt: Die in den Partikeln enthaltenen Schadstoffe könnten in das dort angebaute Gemüse gelangen. Forscher*innen des Zentrums für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft der Universität Wien haben untersucht, ob aus Reifen freigesetzte Chemikalien in Salatpflanzen gelangen und letztlich auf unseren Tellern landen könnten. Ihre Analysen ergaben: Der Salat nahm alle untersuchten chemischen Verbindungen – einige davon hochgiftig – auf. Weitere Untersuchungen sollen zeigen, wie dieser Prozess konkret in Ackerböden abläuft. Die Studie ist nun in der Fachzeitschrift Environmental Science & Technology erschienen.

Quelle: Uni Wien

Forschenden ist es gelungen mittels einer von ihnen entwickelten cleveren Kombination aus klassischer Pflanzenveredelung mit hochmoderner Molekularbiologie stabile geneditierte Pflanzen herzustellen, die nicht von klassisch gezüchteten oder natürlich entstandenen Mutationen zu unterscheiden sind. Diese neu entwickelte Methode ist außerdem geeignet, schneller Pflanzen mit den gewünschten Eigenschaften zu züchten und kann bei einer Vielzahl von Pflanzen genutzt werden, bei denen bisher die Geneditierung nicht eingesetzt werden konnte. Veröffentlicht haben die Forscher*innen des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie ihre Ergebnisse im Fachjournal Nature Biotechnology.

Quelle: MPI für Molekulare Pflanzenphysiologie

Ein internationales Forschungsteam hat durch die Sequenzierung von 1.000 Pflanzen herausgefunden, dass wichtige Prozesse in der Meiose – crossover interference und crossover assurance – durch das Protein ASYNAPTIC 1 (ASY1) reguliert werden. Die unter Leitung des Entwicklungsbiologen Prof. Dr. Arp Schnittger der Universität Hamburg gewonnenen Ergebnisse könnten unter anderem für die Züchtung von Nutzpflanzen relevant sein und wurden in der Fachzeitschrift PNAS nexus veröffentlicht.

Quelle: Uni Hamburg

Braunalgen nehmen große Mengen Kohlendioxid aus der Luft auf und geben Teile des enthaltenen Kohlenstoffs in Form eines schwer abbaubaren Schleims wieder an die Umwelt ab. Weil dieser Schleim kaum einem Meeresbewohner schmeckt, verschwindet dieser Kohlenstoff so für lange Zeit aus der Atmosphäre. Das zeigt eine im Fachjournal PNAS veröffentlichte Studie von Forschenden des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen. Wie die Forschenden zeigen, ist insbesondere der Algenschleim namens Fucoidan dafür verantwortlich. Sie schätzen, dass Braunalgen so bis zu 550 Millionen Tonnen Kohlendioxid jedes Jahr aus der Luft holen könnten – beinahe die Menge der gesamten jährlichen Treibhausgas-Emissionen Deutschlands.

Quelle: MPI für Marine Mikrobiologie

Wie Pflanzen Schutzpigmente ausbilden, um sich vor hoher Lichtintensität zu schützen, hat eine Forschungsgruppe vom Institut für Biowissenschaften der Universität Rostock unter Beteilung der Humboldt-Universität zu Berlin und der Ludwig-Maximilians-Universität München nun enträtselt. Im Fachmagazin Plant Communications schildern sie diejenigen Mechanismen, die für die Aktivierung der Farbstoff-Bildung in Pflanzen verantwortlich ist. Es zeigte sich, dass die bei der Photosynthese erzeugten Zucker als Signalmoleküle für die Aktivierung der Anthocyanbildung bei Lichtüberschuss verantwortlich sind. „Wie sich herausstellte, führt die gesteigerte Bildung von Kohlenhydraten, wie sie etwa unter erhöhten Lichtintensitäten zu beobachten ist, zu einer verstärkten Bildung von Enzymen, die für die Bildung der Anthocyane in der Pflanze notwendig sind“, sagt Juniorprofessor Andreas Richter.

Quelle: Uni Rostock

Ein internationales Team von Erdsystemforschenden hat herausgefunden, dass die Atmosphäre weit weniger CO₂ enthielt als bisher angenommen, als die Wälder auf unserem Planeten entstanden. Die in Nature Communications veröffentlichte Studie revidiert ein 30 Jahre altes Paradigma und hat wichtige Auswirkungen auf das Verständnis, wie Landpflanzen das Klima beeinflussen. Das berichtet das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK).

Quelle: PIK

Die Klimaerwärmung führt weltweit zu längeren Vegetationsperioden. Viele Pflanzen treiben im Frühling früher aus und profitieren im Herbst länger von warmen Temperaturen. So die gängige Meinung. Nun konnten Pflanzenökologinnen und –ökologen der Universität Basel jedoch zeigen, dass dies beim häufigsten Typ von alpinem Grasland in den Europäischen Alpen nicht der Fall ist: Früherer Austrieb führt zu früherer Alterung und daher zu "braunen Matten". Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden im Fachjournal Nature Communications.

Quelle: Uni Basel

Ein internationales Forschungsteam hat untersucht, welche Auswirkungen der Klimawandel auf Nicht-vaskuläre Vegetation (NVP, wie etwa Moose, Flechten, terrestrische Algen und Cyanobakterien) und ihre Funktionen in Ökosystemen weltweit haben könnte. Basierend darauf haben die Forschenden unter Leitung des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg ein Konzept entwickelt, in dem die nächsten wichtigen Schritte für das Forschungsgebiet vorgeschlagen werden. „Wir haben festgestellt, dass die Ökosystemfunktionen von NVP durch den Klimawandel wahrscheinlich erheblich beeinträchtigt werden und dass ein besseres quantitatives Verständnis einiger Schlüsselprozesse erforderlich ist, zum Beispiel das Potenzial zur Akklimatisierung, die Reaktion auf erhöhtes Kohlendioxid, die Rolle des Mikrobioms und die Rückkopplung von den Änderungen im Ökosystem auf das Klima. Wir schlagen einen integrativen Ansatz mit innovativen, methodenübergreifenden Labor- und Feldexperimenten und ökophysiologischer Modellierung vor, für den eine nachhaltige wissenschaftliche Zusammenarbeit bei der NVP-Forschung unerlässlich ist“, berichtet der Erstautor der Studie, Jun.-Prof. Dr. Philipp Porada vom Fachbereich Biologie der Universität Hamburg. Die Ergebnisse hat das Team in der Zeitschrift New Phytologist publiziert.

Quelle: Uni Hamburg beim idw

Ein interdisziplinäres Forschungsteam hat festgestellt, dass das Protein PATELLIN2 nicht nur den Eisenhaushalt in Pflanzen mitreguliert. Eisen ist ein Mikronährstoff, doch zu viel Eisen kann auch toxisch sein. PATELLIN2 gehört zu einer Gruppe von Proteinen, die auch am Vitamin-E-Transport im Menschen beteiligt sind. Die Ergebnisse, die ebenfalls für die Eisenversorgung des Menschen über pflanzliche Nahrung wichtig sind, stellen die Forschenden der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) in der Fachzeitschrift Plant Physiology vor.

Quelle: HHU

Intensive Landwirtschaft bewirkt einen evolutionären Wandel nicht nur auf dem Acker, sondern auch bei Wildpflanzen abseits der bewirtschafteten Felder. Eine in der Fachzeitschrift Science veröffentlichte Studie zeigt, wie der Aufstieg der modernen Landwirtschaft in Nordamerika den Raufrucht-Wasserhanf in ein landwirtschaftlich problematisches Unkraut verwandelt hat. Das internationale Forschungsteam u.a. mit Forschenden des Max-Planck-Instituts für Biologie Tübingen entdeckte seit der Intensivierung der Landwirtschaft in mehreren hundert Genen Mutationen, die in besserer Toleranz gegenüber Trockenheit, Herbizidresistenz und schnellerem Wachstum resultieren.

Quelle: MPI für Biologie Tübingen

Um medizinische Wirkstoffe herzustellen, kommen oft Mikroorganismen wie Bakterien zum Einsatz. Gerade bei komplexen Molekülen kommen sie aber an ihre Grenzen, da sie nicht in der Lage sind, sie zu synthetisieren. Eine Alternative stellt die einzellige Grünalgenart Chlamydomonas reinhardtii dar. Forschende der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) haben mit ihr erstmals das komplette Spikeprotein des Coronavirus produzieren können, das an menschliche Zellen dockt. Das war bislang so nicht möglich. Die Arbeit belegt, welche Rolle die Alge künftig bei der Wirkstoffproduktion spielen kann. Die Studie haben die Forschenden im September in der Fachzeitschrift Frontiers in Plant Science veröffentlicht und heute der Öffentlichkeit vorgestellt.

Quelle: TU Kaiserslautern

Immer mehr Bäume leiden an den Folgen des menschgemachten Klimawandels der vergangenen Jahrzehnte. Das Wachstum der Rotbuche – vor allem in Mitteleuropa zuhause und Deutschlands wichtigste heimische Waldbaumart – geht bislang vor allem im Süden Europas zurück. Ein Forschungsteam der Universität Göttingen konnte nun zeigen, dass die Rotbuche auch in Norddeutschland im Sommer unter zunehmendem Dürrestress leidet, wie sie im Fachmagazin Global Change Biology berichten.

Quelle: Uni Göttingen

Forschende haben bislang unbekannte molekulare Mechanismen entdeckt, mit denen sich Pflanzen an ihre Umwelt anpassen. Das ist wichtiges Grundlagenwissen in Zeiten der Klimaveränderung. In der Arbeitsgruppe Physiologie und Biochemie der Pflanzen der Universität Konstanz ist es gelungen, erstmals zwei sogenannte deubiquitinierende Enzyme zu identifizieren, die am molekularen Mechanismus dieses Anpassungsprozesses beteiligt sind. Die Studie publizierten die Forschenden in Nature Communications.

Quelle: Uni Konstanz

Wie die Pflanzen ihre Photosynthese bei wechselnden Lichtbedingungen optimieren können, haben Forschende untersucht. Dabei deckten sie die Bedeutung zweier Schlüsselproteine für die dynamische Steuerung der Photosynthese in Arabidopsis thaliana auf. Wie sie zeigen, haben sowohl die Lichtmenge, als auch die Anzahl von Lichtveränderung einen starken Einfluss auf die Funktion der beiden Ionentransportproteine mit den Bezeichnungen VCCN1 und KEA3. Die Studie der Forschenden vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie erschien im Journal New Phytologist.

Quelle: MPI für für Molekulare Pflanzenphysiologie

In umfangreichen Experimenten an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana konnten die Forscherinnen und Forscher zeigen, dass das Protein BICAT3 dafür verantwortlich ist, dass Mangan an die richtigen Stellen in Pflanzenzellen transportiert wird. Ist es defekt, hat das einen verheerenden Einfluss auf das Wachstum der Pflanzen: Ihre Blätter sind deutlich kleiner und sie bilden weniger Samen als sonst. Die Transportwege für Mangan in Pflanzen und die Rolle von BICAT3 beschreibt das Team unter Leitung von Edgar Peiter von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) im Fachjournal Plant Physiology. Die Ergebnisse könnten eine Grundlage dafür darstellen, das Wachstum von Nutzpflanzen zu verbessern.

Quelle: MLU

Die Umwandlung von naturnahen Wäldern und Grünland in landwirtschaftliche Flächen ist hauptverantwortlich für den weltweiten Verlust der biologischen Vielfalt. Die ausbeuterische Nutzung wildlebender Tiere und Pflanzen ist zweitwichtigste Ursache, gefolgt von Umweltverschmutzung. Der Klimawandel ist bislang nur der viertstärkste Treiber. Dies zeigt eine internationale Studie unter der Leitung von Universidad Nacional de Córdoba (UNC), Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), iDiv und Natural History Museum London. Die im Fachmagazin Science Advances erschienene Studie macht deutlich, dass der Kampf gegen den Klimawandel allein nicht ausreicht, um den weiteren Verlust der biologischen Vielfalt zu verhindern.

Quelle: iDiv

Um die Bedeutung epigenetischer Veränderungen für die Evolution von Pflanzen besser zu verstehen, untersuchte ein internationales Forschungsteam in einer europaweiten Studie zahlreiche Populationen des Acker-Hellerkrauts. Die Forscherinnen und Forscher verknüpften DNA-Sequenzen und Umweltdaten der Herkunftsorte mit der epigenetischen Variation dieser Wildpflanze. Ihren Ergebnissen zufolge wird ein großer Teil der epigenetischen Markierungen vor allem durch die DNA-Sequenz bestimmt. Ein Teil der epigenetischen Variation steht aber stark im Zusammenhang mit den klimatischen Bedingungen der Pflanzen-Herkunftsorte. Die Studie hat das Team unter der Leitung von Professor Oliver Bossdorf vom Institut für Evolution und Ökologie der Universität Tübingen in der Fachzeitschrift PLoS Genetics veröffentlicht. In der Landwirtschaft könnte das Acker-Hellerkraut künftig als Winterdeckfrucht und als Grundlage für Biokraftstoff an Bedeutung gewinnen.

Quelle: Uni Tübingen

Durch überschüssige Nährstoffe und/oder das Fehlen von Pflanzenfressern gelangt weniger Licht in die untere Vegetationsschicht des Grünlands. Dann dominieren wenige wuchsstarke Arten und die Pflanzenvielfalt geht zurück. Dieser Zusammenhang wurde bislang nur indirekt hergestellt, aber nie experimentell im Freiland. Nun hat ein internationales Team, u.a. mit Wissenschaftler*innen des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), die dominierende Rolle der Lichtkonkurrenz experimentell belegen können und im Fachjournal Nature veröffentlicht.

Quelle: UFZ

Auch wenn noch nicht klar ist, wie ATP-Synthasen in der Zelle aufgebaut werden, haben Forschende nun am Modellorganismus Arabidopsis thaliana die Rolle des Hilfsfaktors CGL160 aufgeklärt. Das Protein CGL160 übernimmt eine zentrale Rolle, indem es den Bestandteil CF1 (coupling factor 1) der ATP-Synthase rekrutiert. „Das Protein CGL160 sitzt mit seiner Basis in der Thylakoidmembran, während seine N-terminale Domäne wie eine Angel herausragt und den löslichen CF1 Teil der ATP-Synthasen aus der Flüssigkeit im Inneren der Chloroplasten fischt. Dieser Teil des Proteins bindet das CF1 ‚Köpfchen‘ und erleichtert die Verknüpfung mit dem in der Thylakoidmembran verankerten Teil der ATP-Synthase, was deren Bildung deutlich effizienter gestaltet“, erläutert Thilo Rühle, der die Ergebnisse gemeinsam mit Bennet Reiter und Prof. Dario Leister im Fachmagazin The Plant Cell schildert.

Quelle: LMU

Mit der Genschere Cas9 haben Forschende ein Gen in der Gerste so verändernt, dass für die Wintergerste neue Resistenzen gegen bedeutende Viren zur Verfügung stehen. Das berichten Forschende um Robert Hoffie aus der Arbeitsgruppe „Pflanzliche Reproduktionsbiologie“ des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben im Plant Biotechnology Journal. Die Ergebnisse sind vielversprechend: „Die gezielt veränderten Pflanzen waren im Gewächshausversuch nicht nur resistent gegen eine Infektion mit dem Gerstenmosaikvirus (BaMMV), sondern es gab auch keine negativen Auswirkungen auf Wachstum und Ertrag,“ fasst Hoffie zusammen. „Die Studie zeigt beispielhaft, wie wir das Material der Genbank heute mit überaus effizienten und präzisen biotechnologischen Werkzeugen wie der Genschere Cas9 für die Pflanzenzüchtung nutzen können“, kommentiert Dr. Jochen Kumlehn, Leiter der Studie und Leiter der Arbeitsgruppe „Pflanzliche Reproduktionsbiologie“. Zugleich öffnen sich mit den neuen Erkenntnissen auch weitere Forschungsansätze. So ist davon auszugehen, dass die Veränderung von PDIL-Genen auch in anderen Pflanzenarten zu Virusresistenzen führen kann.

Quelle: IPK (pdf)

Die Klimaerwärmung lässt in der Arktis den Permafrost auftauen, Gletscher schmelzen und führt zu Vegetationsveränderungen, extremer Trockenheit und Feuern. Diese Entwicklungen hängen stark vom Energieaustausch zwischen Atmosphäre und Boden ab. Forscherinnen der Universität Zürich zeigen nun, dass unterschiedliche Pflanzengemeinschaften in der Tundra diesen Energieaustausch stark beeinflussen, in Klimamodellen aber nicht berücksichtigt werden. "Die Erkenntnisse zu den Energieflüssen in der Arktis sind besonders wichtig, da der Erhalt des Permafrostes insbesondere davon abhängt, wie gross der Wärmefluss in den Boden ist", sagt Professorin Gabriela Schaepman-Strub von der Universität Zürich (UZH). Die im Fachmagazin Nature Communications veröffentlichten Studiendaten ermöglichen es nun, die Auswirkungen der verschiedenen Pflanzengemeinschaften und ihrer räumlichen Verteilung in Klimavorhersagen aufzunehmen. So kann mit verfeinerten Klimamodelle berechnet werden, ob und wie stark die Tundren-Vegetation in der Arktis den Boden kühl halten kann.

Quelle: UZH

Wie eine Studie im präklinischen Modell sowie in Untersuchungen an menschlichen Immunzellen zeigen konnte, verbessert Urolithin A die Funktion von Immunzellen in ihrem Kampf gegen Krebs nachhaltig. Tumorbekämpfende T-Zellen werden nach einer Behandlung mit dem Stoffwechselprodukt aus Granatäpfeln zu T-Gedächtnisstammzellen, die aufgrund ihrer Teilungsfähigkeit ständig das Immunsystem mit verjüngten, nicht erschöpften T-Zellen versorgen. Das berichten Forschende aus dem Georg-Speyer-Haus in Frankfurt und der Goethe-Universität Frankfurt über ihr interdisziplinäres Projekt des LOEWE-Zentrums Frankfurt Cancer Institute über den neuen Ansatz zur Therapie von Darmkrebs im Fachjournal Immunity. Aufbauend auf den Erkenntnissen aus dem Labor planen die Forschenden die erfolgreiche Zusammenarbeit fortzuführen: Die Anwendung von Urolithin A soll in nächsten Schritten zur Therapie von Personen mit Darmkrebs im Rahmen von klinischen Studien untersucht werden.

Quelle: Uni Frankfurt

Forschende finden die Ursachen für den Artenrückgang in Pflanzengemeinschaften im Grasland durch menschengemachte Nährstoffeinträge. Bei verstärkten Nährstoffeinträgen im Grasland gehen über längere Zeiträume mehr Arten verloren als neu hinzukommen. Außerdem siedeln sich weniger neue Arten an als unter natürlicher Nährstoffverfügbarkeit. Diese neuen Erkenntnisse erklären, weshalb Nährstoffüberschüsse die Pflanzenvielfalt im Grasland verringern. Dass Nährstoffüberschüsse die Artenvielfalt reduzieren, ist lang bekannt, jedoch war bislang unklar, wie es dazu kommt. Mit ihrem weltweiten Experiment tragen die Forschenden unter Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) wesentlich dazu bei, die Reaktion von Ökosystemen auf menschlich verursachte Nährstoffeinträge zu verstehen. Die Ergebnisse hat das Team in der Fachzeitschrift Ecology Letters veröffentlicht.

Quelle: iDiv

Fast ein halbes Jahrhundert lang haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über den Ursprung der Feenkreise in Namibia gerätselt. Zwei Haupttheorien lauteten: Entweder waren Termiten dafür verantwortlich, oder die Pflanzen organisierten sich irgendwie selbst. Jetzt hat ein Forschungsteam der Universität Göttingen von zwei außergewöhnlich guten Niederschlagsperioden in der Namib-Wüste profitiert: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten zeigen, dass die Gräser innerhalb der Feenkreise unmittelbar nach dem Regen abstarben, aber Termitenaktivität nicht die Ursache für die kahlen Flecken war, wie sie in der Fachzeitschrift Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics berichten.

Quelle: Uni Göttingen

Ein „Nabe und Speiche"-System ermöglicht es Pflanzenzellen, den zellulären Transport effizient zu koordinieren. Dies gilt insbesondere für den Autophagie-Prozess, die zelluläre Müllabfuhr. Spezialisierte Vesikel, die Autophagosomen, verschlingen schädliche Moleküle und transportieren sie in die Vakuole, wo sie abgebaut werden. Auf diesem Weg reifen die Autophagosomen durch molekulare Mechanismen, die in Pflanzen wenig erforscht sind. Forschende des Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (GMI) liefern neue Erkenntnisse über diese Mechanismen. Ihre Ergebnisse haben sie im Journal of Cell Biology veröffentlicht.

Quelle: GMI

Ein deutsch-chinesisches Forschungsteam hat bei der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) erstmals gezeigt, wie Pflanzen einen Manganmangel wahrnehmen und welche Prozesse auf molekularer Ebene in der Pflanze stattfinden. Das Forschungsteam um Prof. Dr. Jörg Kudla vom Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) wiesen nach, dass eine bisher unentdeckte Zellgruppe in der Pflanzenwurzel dabei eine entscheidende Rolle spielt. Dies schildern sie im Fachblatt PNAS. Von den Ergebnissen erhoffen sich die Wissenschaftler*innen perspektivisch Ansätze, um Pflanzen gegen Manganmangel widerstandsfähiger zu machen. Manganmangel kommt häufig in alkalischen und kalkhaltigen Böden vor.

Quelle: WWU

Durch koloniale Handelspolitik wurden die Floren besetzter Gebiete geprägt, diese Veränderungen sind bis heute sichtbar und finden teils immer noch statt. Das stellte ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Biodiversitätsforscher Bernd Lenzner und Franz Essl von der Universität Wien fest. Die Pflanzenwelten in Gebieten, die ehemals von der gleichen Kolonialmacht besetzt wurden, ähneln einander heute noch stark. Diese Ähnlichkeit nimmt zudem mit der Länge der ehemaligen Besetzung zu. Die neuen Erkenntnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Ecology and Evolution veröffentlicht.

Quelle: Uni Wien

Ein internationales Forschungsteam hat das Protein „Survivin“ in Pflanzen identifiziert, welches zum Auffinden von Verwandten dieses Proteins in vielen Eukaryonten geführt hat. „Survivin“ ist für die Verankerung der Chromosomen bei der Zellteilung essenziell und wurde bisher nur in Pilzen und Tieren gefunden. Die Studie hat das Team um den Hamburger Entwicklungsbiologen Prof. Dr. Arp Schnittger des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg nun in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) publiziert.

Quelle: Uni Hamburg beim idw

Forschende rekonstruierten uralte Enzyme und zeigen so, wie sich die Photosynthese an das Auftreten von Sauerstoff anpassen konnte. Dazu rekonstruierten sie Milliarden Jahre alte dieser zentralen Enzyme der Photosynthese, Rubisco, die das häufigste Enzym der Erde darstellen. Im Fachmagazin Science schildern die Forschenden des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg eine der wichtigsten Anpassungen der frühen Photosynthese. Ihre Ergebnisse liefern nicht nur Erkenntnisse zur Evolution der modernen Photosynthese, sondern auch ganz neue Ansätze für ihre synthetische Verbesserung.

Quelle: MPI für terrestrische Mikrobiologie

Von Wäldern über Steppen bis hin zu Mooren, Meeren und vielen mehr – die globale Vielfalt der Lebensräume ist überwältigend. Bis vor Kurzem gab es jedoch kein umfassendes, wissenschaftliches Klassifizierungssystem dieser Vielfalt. Ein internationales Forscher*innenteam unter Beteiligung von Franz Essl vom Department für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien veröffentlicht nun in Nature erstmals eine Klassifizierung der Lebensräume der Erde. Die Wissenschafter*innen liefern damit eine wesentliche Grundlage für den dringend nötigen besseren Schutz von Lebensräumen.

Quelle: Uni Wien

Die DNA aus Sedimenten gibt Auskunft über den Gebrauch von Pflanzen durch Menschen der Altsteinzeit. Unter der Leitung der Universität Oslo hat ein internationales Forschungsteam aus den Sedimenten der armenischen „Aghitu-3“-Höhle Pflanzen-DNA extrahiert und analysiert. Die Höhle wurde vor etwa 40.000 bis 25.000 Jahren von Menschen des Jungpaläolithikums als Unterschlupf genutzt. Eine detaillierte Auswertung der DNA zeigt, dass die Hölen-Bewohnenden zahlreiche Pflanzenarten zu verschiedenen Zwecken genutzt haben könnten. Insgesamt 43 Pflanzenordnungen konnten die Forschenden identifizieren – bis auf fünf sind diese für die Nutzung durch den Menschen geeignet. Einige der Pflanzen haben medizinische Eigenschaften, während andere als Nahrungsmittel, Aromastoffe oder Mückenschutzmittel verwendet werden können. Die Funde von DNA aus Pflanzen, die Farbstoffe oder Fasern liefern, lassen vermuten, dass die Menschen in dieser Region Pflanzen zur Herstellung von Nähgarnen oder Schnüren und zum Auffädeln von Muschelperlen verwendet haben. Die Studie, an der auch Forschende des Senckenberg Forschungsinstituts und Naturmuseen beteiligt waren, erschien kürzlich im Fachmagazin Journal of Human Evolution.

Quelle: Senckenberg

Einem internationalen Forschungsteam ist es erstmals gelungen, eine wichtige Hypothese zur Diversität der Bestäubung durch Tiere zu bestätigen: Pflanzenschädlinge können im Lauf der Evolution zu nützlichen Bestäubern werden. Die Pflanzenforschung nennt diese Hypothese antagonist capture. Dabei "schnappen" sich die Pflanzen durch evolutive Anpassungen in den Blüten oder Blütenständen einen Schädling und machen ihn zu einem Bestäuber. Diese Theorie ist nun erstmals an einem Aronstabgewächs (Araceae) aus der Gattung Syngonium in Costa Rica bestätigt worden. Die Untersuchungen, die auch ein völlig neues Bestäubungssystem und einen bisher unbekannten Blüten-Duftstoff ans Licht brachten, haben die Forschenden um Florian Etl und Jürg Schönenberger (Universität Wien), Stefan Dötterl und Mario Schubert (Universität Salzburg) sowie Christian Kaiser und Oliver Reiser (Universität Regensburg) im Fachblatt Current Biology publiziert.

Quelle: Uni Wien

Viele alte und exotische Sorten enthalten wertvolle Gen-Varianten, die modernen Sorten verloren gegangen sind, aber für die Pflanzenproduktion der Zukunft entscheidend sein können. Wie dieser Schatz biologischer Vielfalt bei Weizen für die Landwirtschaft erschlossen werden kann, schildern Forschende des Leibniz Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in einer Studie im Fachmagazin Nature Genetics.

Quelle: IPK (pdf)

Die Abholzung tropischer Wälder führt zu einem starken Rückgang der Biodiversität und der hiesigen Kohlenstoffspeicher. Forschende vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Universität Leipzig haben nun den Zusammenhang zwischen Landrechten und der Entwaldung in Brasilien genauer untersucht. Im Fachmagazin Nature Communications zeigen sie auf, dass schlecht definierte Landrechte Hand in Hand mit einer erhöhten Abholzungsrate gehen. Eine Privatisierung dieser Gebiete, wie sie in den Tropen häufig vorangetrieben wird, kann jedoch nur dann Abhilfe schaffen, wenn sie unter strengen Umweltauflagen geschieht.

Quelle: iDiv

Bisherige Naturschutzmaßnahmen steigern kaum die Artenvielfalt heimischer Pflanzen mit spezialisierter Bestäubungsbiologie. Ökologische Untersuchungen relativieren positiven Biodiversitätstrend in der Schweizer Flora. Eine Studie eines deutsch-schweizerischen Forschungsteams der Universitäten in Bonn, Zürich und Basel sowie des Naturkundemuseums Stuttgart (SMNS) liefert im Fachmagazin BMC Ecology & Evolution Hinweise für Naturschutzmaßnahmen in Mitteleuropa.

Quelle: Naturkundemuseum Stuttgart

Die Doktorandin Natalie Schunck und Professor Stefan Mecking vom Fachbereich Chemie der Universität Konstanz haben eine Möglichkeit eröffnet, den Schritt der Aufwertung nachhaltiger Rohstoffe deutlich effizienter zu gestalten. Es ist ihnen erstmalig gelungen, geeignete synthetische Katalysatoren in die einzelligen Kieselalgen einzuschleusen – und zwar dorthin, wo diese ihre Lipide erzeugen und speichern, wie sie im Fachblatt Angewandte Chemie berichten.

Quelle: Uni Konstanz

Landwirt*innen sollten ein Netzwerk aus mehrjährigen Blühstreifen in Kombination mit Hecken schaffen, um Wildbienen ein kontinuierliches Blütenangebot zu bieten. Zu dieser Empfehlung kommen die Ökolog*innen Dr. Vivien von Königslöw, Dr. Felix Fornoff und Prof. Dr. Alexandra-Maria Klein vom Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften an der Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen der Universität Freiburg nach ihren Untersuchungen in Apfel-Plantagen in Süddeutschland. Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten sie im Journal of Applied Ecology.

Quelle: Uni Freiburg

Bei der Pflanzenzucht können einzelne positiver Eigenschaften verloren gehen, wenn die entsprechenden Gene auf einem Chromosom weit auseinander liegen. Um sie zukünftig gemeinsam vererben zu können, haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik & Kulturpflanzenforschung (IPK) nun mit CRISPR/Cas neun Zehntel eines Chromosoms „umgedreht“ und damit genetisch stillgelegt. Die auf diesem Teil liegenden Eigenschaften werden für den genetischen Austausch unsichtbar und so unverändert weitervererbt. Über ihre Ergebnisse berichten die Forschenden um Professor Holger Puchta vom Botanischen Institut des KIT in Nature Plants.

Quelle: KIT

Das Alter eines Gens bestimmt, wie schnell es sich anpasst. Diese Erkenntnisse demonstrieren, wie die Evolution der Gene als "adaptiver Spaziergang" durch die Zeit verläuft, berichten Forschende des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie in Plön und der University of Sussex in Großbritannien im Fachmagazin PLoS Biology. Anhand von zwei verschiedenen Arten, der Fruchtfliege Drosophila melanogaster und der kleinen Blütenpflanze Arabidopsis thaliana, zeigte die Studie, dass das Alter eines Gens die Geschwindigkeit der molekularen Anpassung erheblich beeinflusst und dass Mutationen in jungen Genen tendenziell größere Auswirkungen haben. Diese Ergebnisse liefern den ersten eindeutigen empirischen Beweis dafür, dass die molekulare Evolution über einen langen Zeitraum hinweg einem adaptiven Wanderungsmodell folgt, und ergänzen die vor fast 100 Jahren vorgeschlagene Theorie der Fitnesslandschaft um eine neue Beweislage.

Quelle: MPI für Evolutionsbiologie

Ein Plus für die Artenvielfalt – und zugleich bessere Verbrennungseigenschaften, so die Idee: Blühpflanzen wirken sich bei der Energieerzeugung mit Miscanthus rundum positiv aus. Das hochwachsende Gras ist eine wichtige Biomasse-Pflanze in der Bioökonomie, besonders auch zur Energiegewinnung. Um die biologische Vielfalt zu fördern, könnte Miscanthus gemeinsam mit einheimischen, mehrjährigen Blühpflanzen wie Rainfarn, Beifuß, Wilde Karde und Gelber Steinklee angebaut werden. Ein Team von Forschenden der Universität Hohenheim in Stuttgart, des Forschungszentrums Jülich und der Hunan Agricultural University in China hat nun untersucht, wie sich – neben dem Plus für das Ökosystem – die vier ausgewählten Wildpflanzenarten als Additive auf die Verbrennung von Miscanthus zur Energieerzeugung auswirken. Erste Ergebnisse sind Ende August in der Fachzeitschrift Renewable and Sustainable Energy Reviews erschienen und heute der Öffentlichkeit vorgestellt worden.

Quelle: Uni Hohenheim

Eine in der Fachzeitschrift Science veröffentlichte Studie stellt fest, dass die globale Landwirtschaft für 90 bis 99 Prozent der gesamten tropischen Entwaldung verantwortlich ist. Allerdings führt nur die Hälfte bis zwei Drittel davon zu einer Ausweitung der aktiven landwirtschaftlichen Produktion. Für einen effektiven Kampf gegen die tropische Entwaldung muss auch der indirekte Einfluss der Landwirtschaft berücksichtigt werden, resümieren die Forschenden in der internationalen Studie mit Beteiligung der Humboldt-Universität zu Berlin.

Quelle: HU Berlin

Verstärkte Trockenheit, das Fehlen von Fressfeinden und Abgeschiedenheit bilden die wichtigsten Gründe dafür, dass Pflanzen auf Inseln dazu neigen, zu verholzten Wuchsformen überzugehen. Daneben wirken jedoch auch andere Faktoren darauf hin, eine krautige Form aufzugeben – je nach Lage der Inseln, auf der die betroffenen Arten heimisch sind. Das hat eine deutsch-niederländische Forschungsgruppe unter Federführung des Marburger Biologen Professor Dr. Alexander Zizka herausgefunden, indem sie Daten von 375 Inseln zusammengetragen und analysiert hat. Das Team berichtet in der Wissenschaftszeitschrift PNAS über seine Ergebnisse.

Quelle: Uni Marburg

Viele Flüsse sind durch Stickstoffeinträge belastet. Wie groß diese Einträge sind, in welchem Umfang sie abgebaut werden und welchen Anteil die Auengebiete daran haben, hat ein internationales Forschungsprojekt unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) nun erstmals für das Donau-Einzugsgebiet untersucht. Die im Fachmagazin Science of The Total Environment veröffentlichten Ergebnisse zeigen, wie sinnvoll die großräumige Renaturierung von Flussauen für eine bessere Wasserqualität ist.

Quelle: IGB

Farnpflanzen enthalten riesigen Mengen an DNA. Eine Farnpflanze, die man in einem Topf mit dem Durchmesser eines Suppentellers ziehen könnte, hält den „Weltrekord“ für die höchste Anzahl an Chromosomen: 720 Chromosomenpaare finden sich in jedem einzelnen Zellkern. Die Frage, warum Farne DNA „horten“, gab den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bislang Rätsel auf. Nach jahrelangen aufwändigen Forschungsarbeiten ist es nun Forschenden aus 28 über die Welt verteilten Institutionen gelungen, ein Farngenom trotz seiner beeindruckenden Größe zu sequenzieren und interpretieren. Die Ergebnisse sind jetzt unter dem Titel Dynamic genome evolution in a model fern in der Fachzeitschrift Nature Plants erschienen. Beteiligt an der Publikation sind u.a. Prof. Dr. Annette Becker und Clemens Rössner vom Institut für Botanik der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU).

Quelle: JLU

Im ersten Moment klingt die Aussage fast kurios, ist aber wahr: Die Steppen Osteuropas beherbergen ähnlich viele Pflanzenarten wie Regionen des Amazonasregenwaldes. Das zeigt sich aber nur, wenn Forschende die Arten nicht nur auf großen Flächen von vielen Hektar zählen. Warum sich das Zählen auch auf viel kleineren Flächen im Bereich von wenigen Quadratmetern bis einigen Hundert lohnt, zeigt jetzt ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig im Fachjournal Nature Ecology & Evolution. Für die Studie analysierte das Team einen Datensatz von rund 170.000 Vegetationsaufnahmen aller Klimazonen der Erde. Bei der Auswertung zeigte sich, dass es Gebiete auf der Erde gibt, bei denen relativ große Untersuchungsflächen das Bild verzerren können: In den Steppen Osteuropas und Sibiriens oder den europäischen Alpenländern etwa lässt sich auf kleinen Flächen eine verhältnismäßig hohe Artenvielfalt feststellen. Die großen Unterschiede zwischen den Tropen, wie dem Amazonasgebiet, und den gemäßigten Klimazonen verschwinden demnach auf einer feinen räumlichen Skala fast ganz.

Quelle: MLU

Salzstress löst in einer speziellen Zellgruppe der Pflanzenwurzel Kalziumsignale aus. Die „natriumempfindliche Nische“ der Zellen beschreibt ein Team um Prof. Dr. Jörg Kudla der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster im Fachmagazin Developmental Cell. Das Forschungsteam identifizierte darüber hinaus einen Schaltermechanismus zur Anpassung an unterschiedliche Stärken von Salzstress in dem ein bestimmtes kalziumbindendes Protein (CBL8), besonders zur Salztoleranz unter starken Salzstressbedingungen beiträgt.

Quelle: WWU

Wie im Hinblick auf die Ernährung die Qualität von Algenprodukten noch verbessert werden kann, zeigt eine neue Studie des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT) anhand der Meerestrauben. Die Studie über die aus dem Indopazifik stammende Algenart wurde im Fachjournal Algal Research veröffentlicht.

Quelle: ZMT

Beim Menschen und bei vielen anderen Arten beeinflussen sowohl die von der Mutter als auch die vom Vater vererbten Gene die Entwicklung des Embryos. Beim Lebermoos Marchantia polymorpha übernimmt die Mutter die totale Kontrolle, wie Forschende aus der Gruppe von Frédéric Berger am Wiener Gregor Mendel Institut herausgefunden haben. In ihrer im Fachjournal eLife veröffentlichten Studie zeigt die Gruppe, dass die Mutterpflanze beim Lebermoos die väterlichen Gene in ihren Embryonen vollständig deaktiviert, damit deren Entwicklung fehlerfrei ablaufen kann. "Wir fanden heraus, dass Marchantia die väterlichen Chromosomen im Embryo noch vor der Verschmelzung des väterlichen und mütterlichen Genoms vollständig ausschaltet. Auf diese Weise bewahrt Marchantia selbst während des kurzen Stadiums, in dem es diploid wird, eine funktionelle Haploidie,“ sagt Erstautor Sean Montgomery. „Die Entwicklung des Embryos hängt also ausschließlich von der Expression der mütterlichen Gene ab. In gewisser Weise haben die mütterlichen Gene die totale Kontrolle. Eine Behinderung dieses Prozesses führt zur Expression der väterlichen Gene und damit zum Tod des Embryos,“ ergänzt Berger.

Quelle: GMI

Wie schaffen es Pflanzen, immer ausreichende Mengen Chlorophyll zur Verfügung zu haben? Das hat eine Gruppe Forschender um Prof. Bernhard Grimm von der Humboldt-Universität zu Berlin untersucht. Seit vielen Jahren nimmt die Forschung an, dass die ersten Enzymschritte funktionell und strukturell zusammengehalten werden müssen, um Synthese von Chlorophyll effizient zu regulieren. Diesen Beweis erbrachte nun Neha Sinha aus der Arbeitsgruppe Pflanzenphysiologie in Zusammenarbeit mit Forschenden der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster. Wie sie im Fachjournal The Plant Cell berichten, gewährleistet das GluTR-Bindeprotein den Zusammenhalt der beiden ersten Enzyme, Glutamyl-tRNA Reduktase (GluTR) und Glutamat-1-Semialdehyd Aminotransferase. Ein Dimer dieses Bindeproteins sorgt für den Aufbau eines multimeren Proteinkomplexes, an dem zwei Moleküle der GluTR und vier Moleküle der GSAAT beteiligt sind (siehe Abbildung). Damit ist eine wirkungsvolle Weiterleitung der Metabolite zwischen den beiden Enzymen und ebenso eine genaue Kontrolle der Enzymaktivitäten möglich.

Quelle: HU Berlin

Wie Proteine in regulatorischen Netzwerken zusammenarbeiten, um die Aktivität bestimmter Zielgene zu koregulieren, haben die Forschungsgruppen von George Coupland und Jijie Chai des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) und der Universität zu Köln entschlüsselt. Im Fachjournal Nature Plants schildern sie, wie eine bestimmte Protein–Protein-Interaktion Gene in Arabidopsis durch Beeinflussung der DNA-Konformation kooperativ steuert. Die Ergebnisse tragen dazu bei, zu verstehen, wie Transkriptionsfaktoren in anderen Entwicklungskontexten regulatorische Spezifität erreichen können.

Quelle: MPIPZ

Eine neue nur wenige Zentimeter großen Orchidee haben Forschende in der Zeitschrift Kew Bulletin vorgestellt. Ihre weißen Blüten scheinen zu glitzern, wenn man die Orchidee gegen das Sonnenlicht hält. Entdeckt hat sie der Bayreuther Biologe PD Dr. Andreas Hemp bei Forschungsarbeiten im Nebelwald in einer Höhe oberhalb von 1.500 Metern und gemeinsam mit seinem britischen Kollegen Dr. Phil Cribb von den Royal Botanical Gardens in Kew, London, wissenschaftlich beschrieben.

Quelle: Uni Bayreuth

Mit welch chirurgischer Präzision der Pilz Ustilago maydis Maispflanzen wehrlos macht, zeigen Forschende der Uni Bonn in der Fachzeitschrift New Phytologist. Das Team analysierte, wie der Pilz die Wucherungsprozesse in Mais fördert. Sie konnten fünf Gene identifizieren, mit denen der Pilz den Auxin-Signalweg der Wirtspflanze manipuliert. Diese fünf Erbanlagen, Tip1 bis Tip5 genannt, bilden ein Cluster. Die von den fünf Tip-Erbanlagen produzierten Moleküle können an das Topless-Protein der Maispflanze binden. Topless ist eine zentrale Schaltstelle, die sehr verschiedene Signalwege in der Pflanze unterdrückt. Die Pilzeffektoren, die von den fünf Tip-Genen produziert werden, heben diese Unterdrückung auf – und zwar ganz spezifisch für Signalwege, die dem Pilz nützen, beispielsweise den Auxin-gesteuerten Wachstumssignalweg. Andere von Topless kontrollierte Signalwege werden dagegen nicht beeinflusst. „Der Pilz agiert bildlich gesprochen mit chirurgischer Präzision“, betont Prof. Dr. Armin Djamei, der am INRES-Institut der Universität Bonn die Abteilung Pflanzenpathologie leitet. Beteiligt an der Forschung waren auch das Gregor Mendel Institut (GMI) in Wien sowie das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben.

Quelle: Uni Bonn

Die Anzahl der Baumarten in äquatornahen Regionen ist signifikant höher als in den weiter nördlichen und südlichen Regionen der Erde. Eine in Nature Ecology and Evolution veröffentlichte internationale Studie untersucht die Ursachen hierfür mit einer zuvor nicht erreichten Genauigkeit. Sie betont, dass die Vielfalt der Baumarten in den Tropen nicht allein von bioklimatischen Faktoren abhängt. Die Studie basiert auf einer Kooperation von 222 Universitäten und Forschungseinrichtungen. Seitens der Universität Bayreuth ist PD Dr. Andreas Hemp beteiligt, der seit mehr als 30 Jahren die Vegetation in Bergregionen Ostafrikas erforscht.

Quelle: Uni Bayreuth

Forschende haben erstmals nachgewiesen, über welche molekulare Maschinerie Kalzium-Ionen in die Mitochondrien von Pflanzenzellen aufgenommen werden. Der lebenswichtige Signalstoff ist offenbar an der Regulation des Hormons Jasmonsäure beteiligt, das etwa die Berührungsempfindung von Pflanzen steuert. Die Studie des universitätsübergreifenden Teams geführt von Prof. Dr. Markus Schwarzländer von der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster veröffentlichte die Ergebnisse in der Zeitschrift The Plant Cell.

Quelle: Uni Münster

Forschende haben tiefgreifende Auswirkungen einer atypischen Organisation von Chromosomen auf die Genomorganisation und Evolution aufgedeckt. Ihre Ergebnisse schildert das Team unter der Leitung von André Marques vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln (MPIPZ) jetzt in der Zeitschrift Cell. Unsere Studie zeigt, so Marques, "dass der Übergang zu einer holozentrischen Chromosomenarchitektur die Art und Weise, wie Genome organisiert und reguliert werden, stark beeinflusst hat und dass sich Genome durch die Verschmelzung ihrer Chromosomen schnell weiterentwickeln können". Die Ergebnisse zeigen vielversprechende Ansätze für die Pflanzenzüchtung, die in der Regel auf die Fähigkeit angewiesen ist, Gene zwischen Chromosomen und Organismen auszutauschen. "Holozentrische Pflanzen ermöglichen den Austausch von Genen in der Nähe der Zentromere, was bei monozentrischen Arten normalerweise unterdrückt wird. Wenn wir verstehen, wie holozentrische Pflanzen dies tun, könnten wir diese Gene in monozentrischen Arten „freischalten“ und sie für die Züchtung von leistungsfähigeren, widerstandsfähigeren Pflanzenarten zugänglich machen."

Quelle: MPIPZ

Phytoplankton benötigt zum Wachsen Licht und Nährstoffe. Beides gemeinsam in ausreichender Menge ist für die mikroskopischen Algen im Ozean aber selten zu finden. In den oberen Wasserschichten fehlen ihnen in der Regel die Nährstoffe, weiter unten das Licht. Eine neue Studie unter Leitung des Helmholtz-Zentrums Hereon sagt nun: Phytoplankton kann zwischen tieferen Schichten und der Wasseroberfläche hin- und herwandern. Sollte sich das bestätigen, hätte es enorme Konsequenzen für die Kalkulationen der natürlichen Kohlenstoffpumpe und damit auch für aktuelle Berechnungen des Kohlenstoffbudgets. Die Ergebnisse der Studie wurden heute in der Fachzeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht.

Quelle: Helmholtz-Zentrum Hereon

Bis vor Kurzem bestand die Annahme, dass eine Bestäubung durch Tiere ausschließlich Pflanzen an Land vorbehalten ist. Ein internationales Forschungsteam hat nun herausgefunden, dass kleine Meereskrustentiere die Vermehrung von Rotalgen fördern, indem sie das Sperma von den männlichen zu den weiblichen Organismen weitertragen. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass Meerestiere schon viel länger als Arten an Land eine Rolle bei der Befruchtung spielen. Die Ergebnisse publizierte das Team, an dem auch das Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen beteiligt war, im Fachmagazin Science. Auf Youtube veröffentlichte das Team ein kurzes Video (https://youtu.be/kGT8K2MvlTM) mit den Krebsen.

Quelle: MPI für Biologie

Artenvielfalt erhalten und gleichzeitig die wirtschaftliche Lebensgrundlage von Kleinbäuerinnen und Kleinbauern beim Vanille-Anbau auf Madagaskar sichern – das ist laut einer Studie der Universitäten Göttingen, Marburg und Hohenheim möglich. Wie das Forschungsteam im Fachjournal Nature Communications zeigt, unterscheidet sich der Ertrag von Vanille-Plantagen, die auf brachliegendem Land angelegt wurden, nicht von denen, die im Wald angelegt wurden. Durch den Anbau werde zudem die Artenvielfalt auf den Flächen erhöht.

Quelle: Uni Göttingen (pdf)

Forschende haben das Gen identifiziert und im Fachmagazin Nature Communications vorgestellt, das in gewissen Maniok-​Kultivaren eine Resistenz gegen die gefürchtete Maniok-​Mosaikkrankheit vermittelt. Das internationale Forschungsteam unter Federführung von Wilhelm Gruissem, Professor für Pflanzenbiotechnologie der ETH Zürichder ETH Zürich, zeigt gemeinsam mit Kolleg*innen aus den USA und Uganda, dass für die in einem westafrikanischen Maniok-​Kultivar beobachtete Resistenz gegen das Maniok-​Mosaikvirus tatsächlich nur ein einziges Gen zuständig ist. Dieses Gen stellt den Bauplan für eine DNA-​Polymerase dar. Für die Züchtung Virus-resistenter Maniok-Pflanzen ist das ein wichtiger Schritt.

Quelle: ETH Zürich

Korkeichen, die von Zistrosen umzingelt sind, ändern bei Trockenheit im Sommer ihre Wassernutzungsstrategie und verbrauchen weniger Wasser. Dadurch nimmt die Korkeiche weniger Kohlenstoff auf, was zu einem verringerten Wachstum führt. „Bisher war wenig darüber bekannt, dass die Konkurrenz um Wasser zwischen Pflanzen zu solch einer veränderten Wassernutzungsstrategie führen kann,“ erklärt Erstautor Dr. Simon Haberstroh. Sein Team und das um Prof. Dr. Christiane Werner von der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg publizierte die Ergebnisse im Fachjournal Functional Ecology. "Bei anhaltendem und wiederkehrendem Trockenstress wird sich dieses Verhalten höchstwahrscheinlich langfristig negativ auswirken und könnte zu dem bereits beobachteten Rückgang der Korkeichen beitragen,“ befürchtet Haberstroh.

Quelle: Uni Freiburg

Das Biomolekül Diphthamid war bislang nur bei Tieren und Hefepilzen nachgewiesen. Nun hat ein Forschungsteam um Prof. Dr. Ute Krämer, Inhaberin des Lehrstuhls Molekulargenetik und Physiologie der Pflanzen der Ruhr-Universität Bochum (RUB), di Substanz auch in Pflanzen nachgewiesen. Beim Menschen kann es bei Infektionen mit Diphtherie für lebensbedrohliche Komplikationen sorgen. In Pflanzen trägt es zur Funktion der Translationsmaschinierie bei und ist durch Umweltstress beeinflussbar, berichten sie gemeinsam mit Kolleg*innen aus Kassel und Berlin Anfang der Woche im Fachmagazin Nature Communications.

Quelle: RUB

Sommerblüten von Cyanobakterien, auch Blaualgen genannt, sind maßgeblich an der Eutrophierung und der damit verbundenen Sauerstoffarmut in der Ostsee beteiligt. Laut einer Studie in Nature Scientific Reports haben die ausgedehnten Blaualgenblüten ihren Ursprung in der offenen Ostsee statt, wie oftmals angenommen, nahe der Küste. Dr. Ulrike Löptien und Dr. Heiner Dietze von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) werteten dazu Daten aus Modellen, Beobachtungen und Satelliten aus. Alle Ergebnisse deuten darauf hin, dass komplexe Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Arten von Phytoplankton eine wichtige Rolle für die Entstehung der Blaualgenblüten spielen. Dagegen seien Hypothesen über sehr einfache direkte Zusammenhänge zwischen Nährstoffzusammensetzung des Meerwassers und Blaualgenblüten eher skeptisch zu bewerten. Blaualgenblüten stehen im Verdacht, durch die Klimaerwärmung häufiger aufzutreten und damit die Wasserqualität der Ostsee stark zu gefährden.

Quelle: CAU

Einen grundlegenden Kontrollmechanismus für das Hormon Auxin haben Forschende im Fachmagazin Development geschildert. Sie zeigen, wie Auxin das Wachstum von Pflanzen in Abhängigkeit von Umweltbedingungen steuert und wie Pflanzen bei schwankenden Umweltveränderungen dennoch wachsen können. „Die Konzentration von Auxin wirkt entscheidend auf das Pflanzenwachstum, schwankt aber gleichzeitig stark, da es durch so viele verschiedene Faktoren beeinflusst wird,“ erklärt Prof. Dr. Jürgen Kleine-Vehn von der Universität Freiburg. „Die Pflanzenzelle braucht also Kontrollprozesse um solche Schwankungen auszugleichen.“ Einen solchen Kontrollprozess entdeckten die Forschenden nun, als sie den Einfluss der sogenannten PILS Proteine auf Auxin gemeinsam mit Kolleg*innen von der Universität für Bodenkultur in Wien untersuchten. Auxin selbst beeinflusst, wie viel PILS6 vorhanden ist, wodurch sich ein regulatorischer Mechanismus ergibt. Bei zu hohen Auxin-Konzentrationen gibt es mehr PILS6, das wiederum mehr Auxin in das ER transportiert und so stummschaltet. Bei niedrigen Auxin-Leveln nimmt die Menge an PILS6 ab und mehr Auxin kann in den Kern gelangen. Das erklärt, warum nicht jede Schwankung der Auxin-Konzentration das Wachstumsprogramm einer Pflanze verändert.

Quelle: Uni Freiburg

Das Gen KINETOCHORE NULL2 (KNL2) spielt nicht nur für den Einbau des Histons CenH3 in das Zentromer von Chromosomen - und damit für die Zellteilung - eine wichtige Rolle, sondern auch für die Erzeugung von Doppelhaploiden, mit denen die Erzeugung homozygoter Linien für die Pflanzenzüchtung erheblich beschleunigt werden kann. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hat die Evolutionsgeschichte des Gens rekonstruiert und es erstmals klassifiziert. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift Molecular Biology and Evolution veröffentlicht worden.

Quelle: IPK (pdf)

In zwei Studien haben Forschende des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) in Köln zusammen mit Kolleg*innen aus China zwei Klassen natürlicher, zellulärer Moleküle entdeckt. Diese steuern zentrale Immunantworten von Pflanzen, wie sie in der Zeitschrift Science (DOI: 10.1126/science.abq8180 und DOI 10.1126/science.abq3297) darlegen. Die Verbindungen weisen alle Merkmale von kleinen Botenstoffen auf, die Knotenpunkte der Abwehr gegen mikrobielle Schaderreger aktivieren. Die Nutzung dieser Erkenntnisse öffnet neue Perspektiven, Moleküle zu entwickeln, die Nutzpflanzen widerstandsfähig gegen Pflanzenkrankheiten machen.

Quelle: MPIPZ

Forschende aus Jena zeigen in der Fachzeitschrift Nature, wie die Gewöhnliche Brechnuss Strychnin bildet. Einem Forschungsteam am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena ist es gelungen, den kompletten Biosyntheseweg für die Bildung von Strychnin in der Pflanzenart Strychnos nux-vomica (Brechnussbaum) nachzuvollziehen. Die Forschenden identifizierten alle an der Biosynthese von Strychnin und weiteren Stoffwechselprodukten beteiligten Gene und exprimierten sie in der Modellpflanze Nicotiana benthamiana. Damit konnte das Team um Benke Hong und Sarah O’Connor zeigen, dass diese äußerst komplexen und pharmakologisch wichtigen Moleküle mittels Metabolic Engineering-Methoden hergestellt werden können.

Quelle: MPI für chemische Ökologie

Wichtige Leistungen von Ökosystemen werden künftig zunehmend von der Wasserverfügbarkeit abhängen. Anhand aktueller Simulationen mit Klimamodellen fand ein internationales Forschungsteam mehrere Regionen, in denen Wasser zunehmend die Ökosysteme limitiert. Darunter auch Zentraleuropa, der Amazonas und West-Russland. Gesunde Ökosysteme sind für die Gesellschaft lebenswichtig, da sie mehrere wichtige Funktionen erfüllen, z. B. Nahrungs- und Wasserversorgung, Bindung von anthropogen freigesetzten Treibhausgasen und Kühlung der Umwelt. Ihre Ergebnisse veröffentlichte das internationale Team im Fachmagazin Nature Climate Change. "Wir haben festgestellt, dass die Ökosysteme weltweit immer durstiger werden, sie werden immer stärker von Wasser abhängig", sagt Dr. Jasper Denissen, ehemals Doktorand am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und Erstautor der Studie.

Quelle: MPI für Biogeochemie

Um dem Verlust der biologischen Vielfalt aufzuhalten, könnte sich die Europäische Union bei der Gestaltung ihrer künftigen Agrarpolitik an sechs Grundsätzen orientieren, begleitet von mehrjährigen Vereinbarungen und progressiven Zahlungssystemen. Dies sind die Kernpunkte der Empfehlungen von über 300 Wissenschaftlern aus 23 EU-Mitgliedstaaten, die im Auftrag der Europäischen Kommission konsultiert wurden. Koordiniert wurde der Prozess vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), dem Thünen-Institut für Lebensverhältnisse in ländlichen Räumen und der Universität Rostock. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse dieses umfangreichen Konsultationsprozesses wurde jetzt in der Zeitschrift Conservation Letters veröffentlicht.

Quelle: iDiv

Marine Ökosysteme verändern sich durch den Klimawandel, auch im Mittelmeer. Dort spielen bisher kaum untersuchte Matten aus Rotalgen offenbar eine besondere Rolle als Zufluchtsort für viele unterschiedliche Tiere, wie etwa Seesternen, Muscheln, Röhrenwürmern, Moostierchen, Seescheiden und andere kleine wirbellose Tieren. Die Abteilung Marine Ökologie der Universität Bremen hat die überraschenden Ergebnisse in der renommierten Fachzeitschrift Communications Biology publiziert. Sie basieren auf den zusammengefassten Erkenntnissen aus sechs Bachelorarbeiten von Studierenden der Universität Bremen.

Quelle: Universität Bremen

Ein Forschungsteam untersuchte den aktuellen Forschungsstand zum Landgang der Pflanzen, der vor rund 500 Millionen Jahren stattfand. Erst als eine streptophytische Alge durch zahlreiche molekulare und morphologische Anpassungen aus einem aquatischen Habitat zunächst in die Uferzonen und später gänzlich an Land wechselte, begannen die Kontinente zu ergrünen. Die Ergebnisse veröffentlichten Prof. Dr. Sven Gould vom Institut für Molekulare Evolution der HHU, Prof. Dr. Stefan Rensing und die Bioinformatikerin und Künstlerin Dr. Mona Schreiber von der Universität Marburg nun in der Zeitschrift in der Zeitschrift Trends in Plant Science.

Quelle: HHU

Ein Forschungsteam entdeckt hat starke Klebeeigenschaften in der Weißbeerigen Mistel (Viscum album L.) entdeckt. Die flexiblen Fasern der Mistelbeere haften sowohl an Haut und Knorpel als auch an verschiedenen synthetischen Materialien und könnten durch einfache Verarbeitung Anwendung in vielen Bereichen finden, beispielsweise als Wundverschlussmittel in der Biomedizin. Das berichtet das Team des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) und der McGill Universität in Kanada im Fachmagazin PNAS Nexus.

Quelle: MPIKG

Eine durchschnittliche Pflanzenzelle enthält mehr als zwanzig Billionen Proteinmoleküle, die den Stoffwechsel der Zelle aufrechterhalten und ihre Struktur stabilisieren. Forschende um Prof. Dr. Rüdiger Hell und Dr. Markus Wirtz am Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg haben jüngst einen zellulären Mechanismus aufgeklärt, der die Lebensdauer pflanzlicher Proteine verlängert. Nun haben sie das sogenannte Huntingtin Yeast Interactor Protein K (HYPK) als Schlüsselprotein identifiziert, das diesen Mechanismus reguliert und in der Zeitschrift Science Advances publiziert. HYPK fördert die N-terminale Acetylierung und verlängert damit die Lebensdauer pflanzlicher Proteine, was auch für die Anpassung an Umweltbedingungen wichtig ist.

Quelle: Uni Heidelberg

In vielen Gebirgsregionen sind die Lebensbedingungen für Wälder oberhalb der Baumgrenze wegen des Klimawandels mittlerweile günstiger als in tiefer gelegenen Gebieten geworden. Dennoch zeigt eine Fallstudie auf der Mittelmeerinsel Kreta, dass der Klimawandel dort bisher nicht dazu geführt hat, dass sich die Wälder anpassen und in höhere Regionen verlagern. Dies zeigt ein biogeographisches Team der Universität Bayreuth in der Zeitschrift Forest Ecosystems. Die Forscher*innen benennen in ihrer Studie mehrere klimatische und topographische Faktoren, die möglicherweise dazu beitragen, dass die Bergwälder Kretas an ihren jahrzehntealten Standorten verharren.

Quelle: Uni Bayreuth

Ein Forschungsteam hat die Ausbreitung der Hirse von Ostasien nach Mitteleuropa im Detail rekonstruiert. Demnach lebten bereits vor 3.500 Jahren die Menschen in einer globalisierten Welt. Das ist die Schlussfolgerung von Forschenden der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Sie haben den Ausbreitungsweg von Rispen-Hirse im Detail rekonstruieren können und herausgefunden, dass das Getreide damals von Asien nach Mitteleuropa verbreitet wurde. Ihre Forschungen über „Mensch-Umwelt Wechselwirkungen in Prähistorischen und Archaischen Gesellschaften“ am Institut für Ur- und Frühgeschichte sind im kürzlich erschienenen Sammelband „Millet and What Else? The Wider Context of the Adoption of Millet Cultivation in Europe“ („Hirse und was sonst? Ein breiter Kontext der Einführung des Hirseanbaus in Europa“) erschienen.

Quelle: CAU

Welche Signalwege Pflanzen widerstandsfähiger bei Überflutungen machen, haben Forschende im Fachmagazin Plant Physiology geschildert. Demnach ist das gasförmige Pflanzenhormon Ethylen ein Warnsignal: es meldet, dass die Pflanzen unter Wasser stehen und schaltet die Notversorgung an für ein Überleben ohne Sauerstoff. Als Teil eines Forschungsteams zeigt Jun.-Prof. Dr. Sjon Hartman von der Universität Freiburg, dass Pflanzen länger ohne Sauerstoff auskommen, wenn sie mit Ethylen vorbehandelt sind. Die Ergebnisse können helfen, in der Landwirtschaft gegen Staunässe und Hochwasser vorzugehen und widerstandsfähige Pflanzensorten zu entwickeln.

Quelle: Uni Freiburg

Einige Pflanzen – darunter das Behaarte Schaumkraut Cardamine hirsuta – haben explodierende Samenkapseln entwickelt, die ihre Samen in alle Richtungen schleudern und so verbreiten. In einer Studie, die im Fachjournal PNAS veröffentlicht wurde, haben Angela Hay und ihre Mitarbeitenden vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln untersucht, welche Gene die mechanische Struktur dieser explodierenden Samenkapseln steuern. Dabei stellten sie fest, dass ein wichtiger Mikronährstoff, nämlich Kupfer, für die Bildung eines bestimmten Ligninmusters in den Samenkapseln unerlässlich ist.

Quelle: Max Planck Gesellschaft

Welche molekularen Faktoren den Erhalt der Stammzellen in Arabidopsis-Pflanzen steuern, haben Forschende des Instituts für Entwicklungsgenetik der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) untersucht. Dass wesentliche Bereiche der darin involvierte Transkriptionsfaktoren der sogenannten PLETHORA-Familie eine Prion-ähnliche Struktur haben, beschreiben sie in der heutigen Titelgeschichte der Fachzeitschrift EMBO reports. 

Quelle: Uni Düsseldorf

Die Klimaerwärmung trifft den Alpenraum besonders stark. Wie die Arktis wird auch das europäische Gebirge grüner. Forschende der Universitäten Lausanne und Basel zeigen nun im Fachblatt Science anhand von Satellitendaten, dass die Vegetation oberhalb der Baumgrenze in fast 80 Prozent der Alpen zugenommen hat. "Das Ausmass in den Alpen erweist sich als wirklich enorm", resümiert Sabine Rumpf, Erstautorin der Studie und seit Februar Assistenzprofessorin an der Universität Basel. Die Alpen ergrünen, da neue Gebiete von Pflanzen bewachsen werden und die Vegetation allgemein dichter und höherwüchsiger wird. Rumpf sagt: "Die einzigartige Artenvielfalt der Alpen steht also unter hohem Druck."

Quelle: Uni Basel

Das extrem schnelle Zuschnappen der fleischfressenden Venusfliegenfalle ist legendär. Wenig bekannt ist, dass Dionaea muscipula auch zu vielfältigen anderen Bewegungsformen fähig ist. In einer Studie untersuchte ein Team der Universitäten Darmstadt, Freiburg und Stuttgart das Öffnen – also quasi das „Wieder-Scharfmachen“ – der Fallen, wie es im Journal Advanced Science schildert. Demnach treten je nach Größe und Schlankheit der Falle verschiedene Bewegungsformen beim Wieder-Öffnen auf. Die Öffnungsbewegung ist morphologisch „einprogrammiert“: Bei kleinen Fallen läuft sie ganzheitlich, kontinuierlich und gleichmäßig ab. Bei großen Fallen kehrt sich die Krümmung der beiden Fallenhälften vergleichsweise schnell von konvex nach konkav um. Die Teile der Falle „schlagen durch“. Alle Bewegungsformen dauern mehrere Stunden. Zudem brechen besonders große und schlanke Fallen beim Aufgehen, so dass die Vermutung naheliegt, dass ihre Größe limitiert ist. Dies könnte ein Grund sein, warum es keine Riesenfallen gibt. Die Analysen der Forschenden zeigen außerdem, dass neben Wachstum und Änderungen des Turgors bei großen und schlanken Fallen zusätzlich noch elastische Instabilitäten, die Abgabe gespeicherter elastischer Energie, als Bewegungsantrieb „eingesetzt“ werden. Die veröffentlichten Ergebnisse sind auch für technische Disziplinen wie Maschinenbau oder Softrobotik interessant.

Quelle: TU Darmstadt

Zapfenschuppen öffnen und schließen sich aufgrund des Zusammenspiels mehrerer Gewebeschichten, die alle auf Feuchtigkeit reagieren - und nicht wie ursprünglich angenommen mit nur zwei Schichten. Das berichtet ein Forschungsteam um Prof. Dr. Jürgen Rühe, Carmen Eger und Prof. Dr. Thomas Speck vom Exzellenzcluster Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS) im Journal Advanced Science. Es hat nun detailliert analysiert, welche Gewebestrukturen an dieser Bewegung beteiligt sind. Die Forschenden zeigen, dass die Zapfenschuppen sich aufgrund mehrerer Gewebeschichten schließen, die alle Feuchtigkeit aufnehmen. Eine besondere Bedeutung kommt dabei den sogenannten Sklerenchym-Fasersträngen zu. Zudem bestehen die unterschiedlichen Gewebe zwar aus chemisch identischen Materialien, jedoch variiert ihre Anordnung entlang der Schuppe. So besteht die Schuppe aus einer Biegezone und einer längeren klappenartigen Schicht, die nicht wesentlich zum Biegeprozess beiträgt, sondern passiv mitbewegt wird. Mithilfe der Ergebnisse könnten bionische Klappensysteme mit verbesserter Funktion entstehen.

Quelle: livMatS

Cyanobakterien, auch Blaualgen genannt, können Giftstoffe produzieren und Seen Sauerstoff entziehen, wenn sie absterben. Phosphor ist für sie ein wichtiger Nährstoff. Bisher wurden deshalb überall auf der Welt Milliardenbeträge investiert, um den Gehalt an Phosphor zu verringern und so das Wachstum dieser Cyanobakterien zu hemmen. Doch wenn die Gesamtzahl an Bakterien abnimmt, steht den verbleibenden Bakterien mehr eines anderen wichtigen Nährstoffs zur Verfügung: nämlich Stickstoff. Nun hilft eine höhere Stickstoffkonzentration hauptsächlich den Blaualgen, die daraus ein Gift produzieren, das sie vor Schäden durch Oxidation schützt. Die Verringerung von Phosphor führt also zu einem Vorteil für die besonders giftigen Blaualgen-Stämme, was wiederum zu einer Zunahme der Giftstoffe im See führen kann. Diesen Zusammenhang haben Forschende der Technischen Universität (TU) Berlin nun erstmals in einem Beitrag für das interdisziplinäre Fachmagazin Science beschrieben.

Quelle: TU Berlin

Die Erderhitzung lässt die Temperaturen in der Arktis rasant steigen. Dadurch verschiebt sich die Baumgrenze sibirischer Lärchenwälder immer weiter nach Norden und verdrängt so nach und nach die weiten Tundraflächen mit ihrer einzigartigen Fauna und Flora. Forschende des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) haben die künftige Ausbreitung der Wälder auf Kosten der Tundra nun im Computer simuliert. Das Ergebnis: Nur bei konsequentem Klimaschutz bleiben bis Mitte des Jahrtausends etwa 30 Prozent der sibirischen Tundrafläche übrig. In allen ungünstigeren Entwicklungs-Szenarien droht stattdessen der Totalverlust eines einzigartigen Naturraums, wie die im Fachmagazin eLife publizierten Ergebnisse zeigen.

Quelle: AWI

WIe Forschende zeigen, lebten Korallen schon vor 40 Millionen Jahren in einer Symbiose mit Algen. Die ungewöhnlich gut erhaltenen Riffkorallen aus der Geologisch-paläontologischen Sammlung der Universität Leipzig bergen ein weiteres Geheimnis: Sie lassen uns weit in die Vergangenheit reisen und die klimatischen Verhältnisse in unseren Breiten rekonstruieren. Das ist Forschenden der Universitäten Leipzig, Bremen und Greifswald und der Hochschule LaSalle in Beauvais nun gelungen: Anhand chemischer Analysen konnten sie auch die saisonale Temperaturschwankungen dieser Zeit modellieren. Ihre Ergebnisse, die auch aktuelle Klimaprognosen verbessern können, sind in Science Advances erschienen.

Quelle: Uni Leipzig

Wie eine Proteinfamilie Pflanzen gegen mikrobielle Schaderreger verteidigen, schildert ein internationales Team unter der Leitung von Forschenden des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) in Köln im Fachjournal Cell. Dazu untersuchten sie die Funktion der Toll-Interleukin-1-Rezeptoren (TIR). Wie sie herausfanden, spaltet das TIR-Enzym auch Moleküle mit Phosphodiesterbindungen, die typischerweise in RNA und DNA vorkommen. Mit Strukturanalysen konnten die Forschenden zeigen, dass die TIR-Proteine zwei unterschiedliche Raumstrukturen für die Spaltung von NAD+ oder RNA/DNA bilden, was erklärt, wie ein und dasselbe Protein neben der Spaltung von Nikotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD+) also zwei Aufgaben erfüllen kann.

Quelle: MPIPZ

Um Massnahmen zum Schutz der globalen Artenvielfalt evidenzbasiert zu steuern, braucht es Daten, wie sich die Biodiversität von Pflanzen verändert. Forschende der Universitäten Zürich (UZH) und Montréal zeigen, dass Pflanzengemeinschaften mit Hilfe Bildspektroskopie zuverlässig überwacht werden können – in Zukunft auch per Satellit. Das ebnet den Weg für ein globales Monitoring der biologischen Vielfalt beinahe in Echtzeit. Darüber berichten die Forschenden im Fachjournal Nature Communications.

Quelle: UZH

Forschenden gelang es erstmals, das gesamte Erbgut von Hafer zu sequenzieren und umfassend zu charakterisieren. Im Vergleich zu anderen Getreidearten und zum Menschen ist das Hafer-Genom sehr komplex. Warum Hafer als gesünder gilt und weniger Allergien und Unverträglichkeiten auslöst als andere Getreide, konnten das Team unter Federführung von Wissenschaftler*innen des Helmholtz Zentrums München und der schwedischen Universität Lund nun erstmals auf genetischer Ebene aufklären. Ihre Ergebnisse publizierte das Team, zu dem auch Forschende aus Freiburg, vom IPK Gatersleben sowie aus den USA, Kanada und Australien gehören, im Fachmagazin Nature.

Quelle: Helmholtz Zentrum München

Erstmals haben Biolog*innen umfassende Zahlen und Fakten zur Bedeutung biologischer Bodenkrusten für den regionalen und weltweiten Staubkreislauf unter aktuellen und zukünftigen Bedingungen veröffentlicht. „Wir schätzen, dass alle [Bodenkrusten-]Vorkommen zusammen die globalen atmosphärischen Staubemissionen um etwa 60 Prozent reduzieren“, fasst Bettina Weber eine Studie zusammen, die im Wissenschaftsjournal Nature Geoscience erschien. Die Biologin der Universität Graz und Gastwissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Chemie, erwartet gemeinsam mit internationalen Kolleginnen und Kollegen bis 2070 eine starke Abnahme der Biokrusten-Decke durch Klimawandel und Intensivierung der Landnutzung: je nach Szenario zwischen 25 und 40 Prozent. Mit der Folge, dass mehr Staub in die Atmosphäre gelangt – mit verschiedenen Auswirkungen.

Quelle: MPI für Chemie

Pflanzen, Pilze und Bakterien nehmen durch Photorezeptoren Blaulicht wahr. Forscher*innen der Universität Bayreuth haben jetzt entdeckt, dass bestimmte Rezeptoren ein bisher für unentbehrlich gehaltenes Glutamin nicht zwingend benötigen. Auch ohne dieses Glutamin kann Blaulicht in vielen Organismen entscheidende Steuerungssignale auslösen, wenn auch oft mit verminderter Effizienz. Die vergangene Woche in Nature Communications präsentierten Ergebnisse der Photobiochemiker*innen leisten einen Beitrag zum Verständnis der Mechanismen von Photorezeptoren und ihren Anwendungen.

Quelle: Uni Bayreuth

Im Mittelmeer hat ein Forschungsteam eine bislang unbekannte Gruppe von frühen Algen entdeckt, deren Überreste Aufschluss über die Wassertemperatur und damit die Klimaveränderungen über Millionen von Jahren hinweg geben können. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Göttingen untersuchten eine Gruppe von Lipiden, die weltweit häufig in Meeressedimenten beobachtet wird. Diese Long chain Diol Index genannten Verbindungen konnten sie bisher unbekannten Algen aus der Gruppe der Eustigmatophyten zuordnen. Das Team stellt seine Ergebnisse im Fachjournal PNAS vor.

Quelle: Uni Göttingen

Feuchtgebiete speichern etwa fünfmal mehr Kohlenstoff pro Quadratmeter als Wälder und 500-mal mehr als Ozeane. In diesen Ökosystemen stimulieren Pflanzenwachstum und Kohlenstoffablagerung im Boden einander gegenseitig. Schutz und Restaurierung solcher Feuchtgebiete können dem Menschen helfen, angesichts der Klimakrise die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre zu reduzieren. Das ist eines der Ergebnisse einer Studie, die jetzt im Wissenschaftsjournal Science unter dem Titel Recovering wetland biogeomorphic feedbacks to restore the world’s biotic carbon hotspots veröffentlicht wurden. Das internationale Autor*innen-Team mit Beteiligung des Greifswalder Moorforschers Prof. Dr. Hans Joosten hat auch eine gute Nachricht: wir schaffen es immer besser diese Ökosysteme zu managen und zu restaurieren.

Quelle: Uni Greifswald

Seit 2000 sind schon mehr als 71 Millionen Hektar tropischer Trockenwälder verloren gegangen. Die bislang umfassendste globale Studie zur Entwaldung der verbliebenen Trockenwälder in den Tropen zeigt: Ein Drittel ist bedroht, da in diesen Regionen die Abholzung besonders rasch voranschreitet. In Afrika sind Trockenwälder zwar noch vergleichsweise intakt, jedoch fand das Forschungsteam auch dort viele Regionen, in denen Rodungsprozesse kürzlich begonnen haben. Die Ergebnisse seiner Studie auf Basis von Satellitenbildern veröffentlichte das Team um die Forschenden des Geographischen Instituts der Humboldt-Universität zu Berlin und des Earth and Life Institute der belgischen Université Catholique de Louvain nun in der Fachzeitschrift Nature Sustainability.

Quelle: HU Berlin

Die Koevolution zwischen den Virulenzfaktoren von Pathogenen und dem Immunsystem einer Wirtspflanze bildet ein Netzwerk von Interaktionen aus. Diese bleiben phänotypisch unerkannt und funktionell schwer verständlich, so lange nicht einzelne Akteure entfernt werden. Der Pilz Ustilago maydis, der Mais befällt, sondert ein Gemisch aus manipulierenden Faktoren, sogenannten Effektoren ab. Dies unterdrückt die Abwehrmechanismen und beeinflusst den Stoffwechsel des Wirts zu seinen Gunsten. Ein Forschungsteam unter Federführung des Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und der Universität Bonn hat die Rolle des Pilz-Effektorproteins Rip1 aufgeklärt, das an der Unterdrückung der Immunität beteiligt ist. Die Ergebnisse publizierte das Team nun im Fachjournal Plant Cell.

Quelle: IPK (pdf)

Wie Forschende zeigen, sind in Pappeln, die erhöhte Mengen an Salicylsäure produzierten, auch höhere Mengen an Jasmonsäure nachweisbar. Pflanzen, die höhere Konzentrationen beider Hormone aufwiesen, waren außerdem resistenter gegen den Rostpilz Melamspora larici-populina, ohne dass sich dies negativ auf das Wachstum auswirkte, die das Team am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie im Fachjournal New Phytologist beschreiben. Kenntnisse über das positive Zusammenspiel dieser an der pflanzlichen Abwehr beteiligten Hormone könnten dazu beitragen, Pappeln und andere Bäume besser gegen Schädlinge und Krankheitserreger zu schützen.

Quelle: MPI für chemische Ökologie

Seegräser geben große Mengen Zucker in den Boden ab. Weltweit sind das mehr als 1 Million Tonnen Saccharose – genug Zucker für 32 Milliarden Dosen Cola. Das ist erstaunlich: Normalerweise verbrauchen Mikroben blitzartig jeden frei verfügbaren Zucker. Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie fanden zudem, dass die Seegräser auch Phenole freisetzen. Diese halten die meisten Mikroben davon ab, die Saccharose abzubauen. So ist es möglich, dass sie unter den Seegraswiesen vergraben bleibt und nicht in CO₂ umgewandelt und wieder in den Ozean und die Atmosphäre freigesetzt wird. Die Forschenden präsentieren ihre Entdeckung nun in der Zeitschrift Nature Ecology & Evolution.

Quelle: MPI für Marine Mikrobiologie

Buschwindröschen, Waldmeister, Lungenkraut, Frühlings-Platterbse und andere frühblühenden Pflanzen in europäischen Wäldern beginnen die Blühsaison heute im Schnitt eine Woche früher als vor hundert Jahren. Davon zeugen Herbarbelege, wie Dr. Franziska Willems und Professor Oliver Bossdorf vom Institut für Evolution und Ökologie der Universität Tübingen gemeinsam mit Professor J. F. Scheepens von der Goethe-Universität Frankfurt herausgefunden haben. Das Forschungsteam nutzte die Sammeldaten von Herbarbelegen aus mehr als einem Jahrhundert für eine neu entwickelte Methode der geografisch-räumlichen Modellierung. So konnte das Team auch belegen, dass die frühere Blütezeit der Wildpflanzen mit der Klimaerwärmung zusammenhängt, wie sie in der Fachzeitschrift New Phytologist berichten.

Quelle: Uni Tübingen

Maßnahmen für den Klimaschutz sowie für den Schutz der Biodiversität wurden bislang oft parallel zueinander entwickelt. Doch dies gilt mittlerweile als überholt, da viele Ansätze sowohl das Klima als auch die Artenvielfalt schützen können. Vor dem Hintergrund der anstehenden UN-Artenschutzkonferenz hat ein internationales Team von Forschenden die Rolle der künftigen globalen Biodiversitätsziele (Post-2020 Action Targets for 2030) für den Klimaschutz bewertet und dabei festgestellt, dass immerhin zwei Drittel der globalen Biodiversitätsziele auch helfen können, den Klimawandel zu bremsen. Darüber berichten das Team mit Beteiligung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in einer Studie, die es jetzt in der Fachzeischrift Global Change Biology veröffentlicht hat.

Quelle: UFZ

Überreste von Plastik verschmutzen mittlerweile sämtliche Ökosysteme auf der Welt, auch fern von der Zivilisation. Die Auswirkungen auf die Nahrungskette sind noch unklar. Nun zeigt eine in iForest publizierte Laborstudie der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL), dass auch Waldbäume Plastikpartikel über die Wurzeln aufnehmen und in die oberirdischen Pflanzenteile transportieren.

Quelle: WSL

Mit Hilfe eines künstlichen neuronalen Netzwerks haben Forschende eine erste hochaufgelöste globale Vegetationshöhen-​Karte aus Satellitenbildern für das Jahr 2020 erstellt. Im Lab entwickeln die Forschenden Machine-​Learning-Algorithmen, die es ermöglichen, grossflächige Umweltdaten automatisch zu analysieren. Einer dieser Forscher ist Nico Lang der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich). In seiner Doktorarbeit hat er einen Ansatz – basierend auf neuronalen Netzwerken – entwickelt, um aus optischen Satellitenbildern die Vegetationshöhe ableiten zu können. Daraus konnte er die erste Vegetationshöhen-​Karte Global Canopy Height Map erstellen, welche die gesamte Erde abdeckt. Ihre Ergebnisse publizierten sie bei arXiv. Die Karte könnte entscheidende Hinweise gegen den Klimawandel und das Artensterben liefern.

Quelle: ETH Zürich

In einer genomweiten Assoziationsstudie (GWAS) mit 500 Weizenvarianten haben Forschende des Julius Kühn-Instituts (JKI) 14 Gen-Orte identifiziert, die mit konstant geringen Ertragsverlusten durch das Weizen-Verzwergungsvirus assoziiert waren. Diese sogenannten QTL (engl. quantitative trait loci) könnten für die Züchtung neuer virusresistenter Weizensorten genutzt werden, berichten die Forschenden im Fachmagazin Frontiers in Plant Science.

Quelle: JKI

Wie sich die Landschaftszusammensetzung aus blühenden Kulturen und naturnahen Habitaten auf die Dichten von Bienen, deren Verhalten beim Sammeln von Nektar und die Erträge von Ackerbohnen (Vicia faba L.) auswirkt, haben Teams der Universität Göttingen und des Julius Kühn-Instituts (JKI) in Braunschweig untersucht. Wie die Forscher*innen im Fachjournal Basic and Applied Ecology zeigen, sind in Landschaften mit einem hohen Flächenanteil von naturnahen Habitaten und in Landschaften mit einem hohen Flächenanteil von Ackerbohnen mehr Hummeln in Ackerbohnenfeldern zu finden. Außerdem waren die Bohnenerträge in diesen Landschaften erhöht.

Quelle: Uni Göttingen

Ein internationales Forschungsteam fand ein Muster für extreme Klimabedingungen, die zum Waldsterben führen. So konnten das Team eine Kombination extremer Klimabedingungen ableiten, bei denen Bäume sterben: Trockenheit gepaart mit Hitze, in genau definierten Extrembereichen. Die Ergebnisse, die am 5. April in Nature Communications publiziert wurden, zeigen ein bedrohliches Szenario für die Wälder im Zusammenhang mit der anhaltenden Klimaerwärmung. Dazu hatte das Team mit Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena (MPI-BGC) weltweite Aufzeichnungen über klimabedingte Ereignisse des Baum- und Waldsterbens der letzten knapp fünf Jahrzehnte gesammelt. Anschließend wurden Abweichungen des damals herrschenden lokalen Klimas ermittelt und verglichen.

Quelle: MPI-BGC

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Jena haben jetzt die molekularen Taktgeber der inneren Uhr in der „grünen Lebenslinie“ untersucht. Die „grüne Lebenslinie“ umfasst Grünalgen, Moose, Farne, Nacktsamer und Blütenpflanzen. In einer aktuellen Publikation im Fachmagazin Plant Physiology  gibt das Team um Prof. Dr. Maria Mittag vom Matthias-Schleiden-Institut der Friedrich-Schiller-Universität Jena einen Überblick über deren genetische Grundlagen. „Die Fitness der Fotosynthese betreibenden Organismen hängt also auch davon ab, wie gut ihre innere Uhr funktioniert“, sagt Maria Mittag. Die Professorin für Allgemeine Botanik und ihr Team sind daher der Frage nachgegangen, wie sich die innere Uhr im Laufe der Evolution der grünen Organismen entwickelt hat. Dafür haben die Forschenden die Gene von unterschiedlichen Modellorganismen aus der grünen Abstammungslinie untersucht: angefangen von Einzellern, wie der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii, über das Brunnenlebermoos Marchantia polymorpha bis zu Blüten-Pflanzen, wie der Acker-Schmalwand Arabidopsis thaliana.

Quelle: FSU

Ein Forschungsteam stellt in Nature Climate Change die fünf längsten Zeitreihen der Welt zum Frühlingsaustrieb von Bäumen vor. Darunter sind auch Kirschbäume im Kanton Basel-Landschaft und Rosskastanien in Genf. In allen Reihen treten Blattentstehung und Blüte immer früher auf, ein deutliches Zeichen für die globale Erwärmung, die sich seit den 1980er Jahren stark beschleunigt hat. Im Detail: Im Schnitt dieser Zeitreihen begann der Blatt- oder Blütenaustrieb in der Zeitspanne 1985 bis 2020 um sechs (in China) bis 30 Tage (in der Schweiz) früher als vor 1950. Besonders eindrücklich: Die Kirschblüte in Kyoto begann im Frühling 2021 so früh wie nie zuvor in den letzten 1200 Jahren. Das berichtet das internationale Team unter Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL).

Quelle: WSL

Ein einzelnes Gen kann ein ganzes Ökosystem beeinflussen. Das zeigt ein Forscherteam der Universität Zürich in einem Laborexperiment mit der Pflanze Arabidopsis thaliana und dem dazugehörigen Mini-Ökosystem mit einem Räuber (einer parasitären Wespe) und zwei Pflanzenfressern (Blattläusen). So fördern Pflanzen mit einer Mutation in einem bestimmten Gen Ökosysteme mit mehr Insektenarten. Die Entdeckung eines solchen "Schlüsselgens" könnte die derzeitigen Strategien zur Erhaltung der biologischen Vielfalt verändern, folgern die Forschenden um Dr. Matt Barbour vom Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften in der Zeitschrift Science.

Quelle: Uni Zürich

Ein Team um Prof. Dr. Andreas Hiltbrunner, Mitglied des Exzellenzclusters CIBSS - Centre for Integrative Biological Signalling Studies, hat am Institut für Biologie II der Universität Freiburg anhand der Acker-Schmalwand den molekularen Mechanismus untersucht, über den Phytochrome die lichtabhängige Samenkeimung kontrollieren. Den Ergebnissen der Freiburger Forschenden zufolge unterdrücken die Proteine ERF55 und ERF58 das Keimen der Pflanze. Ihre Arbeit veröffentlichten die Biolog*innen in der Zeitschrift Nature Communications.

Quelle: Uni Freiburg

Eine neue Pflanzenart aus dem Versteinerten Wald in Chemnitz haben Forschende u.a. des Naturkundemueums in Berlin (MfN) beschrieben. Der riesige, 291 Millionen Jahre alte Farnsamer wird in den kommenden Jahren weiter untersucht. Ziel ist es, die Vielfalt der Pflanzen in den Wäldern des frühen Perms und ihre Rolle in den zunehmend extremen Ökosystemen dieser Zeit zu erforschen. Die im Fachmagazin Paleontology and Evolutionary Science veröffentlichten Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Vegetation und Klima im späten Paläozoikum bei, einer Zeit am Ende einer großen Vereisungsphase unserer Erde, die ähnlich zu unserer heutigen Situation ist.

Quelle: MfN

Eine pflanzenbasierte Ernährung kommt mit weniger Fläche für die Landwirtschaft aus. Dr. Livia Rasche vom Exzellenzcluster CLICCS (Climate, Climatic Change, and Society) der Universität Hamburg zeigt jetzt in einer Studie, dass dies den Verlust der Biodiversität aufhalten könnte. Das zeigt eine Studie im Fachmagazin Global Ecology and Biogeography. Hintergrund: Weltweit gibt es 35 Hotspots der Biodiversität, in denen die Artenvielfalt besonders groß ist – und besonders gefährdet. Jeder Hotspot beherbergt beispielsweise zwischen 1.500 und 15.000 Pflanzenarten, die allein hier vorkommen. Gleichzeitig hat jede dieser Regionen mindestens 70 Prozent ihrer ursprünglichen Vegetation bereits durch Landnutzung verloren, Tendenz steigend. Weil sich die landwirtschaftlich genutzte Fläche weiter ausdehnt, sind die verbleibenden ursprünglichen Flächen weltweit gefährdet. Ein Team um Dr. Livia Rasche untersuchte daher, wie eine pflanzenbasierte Ernährung in Kombination mit effektiver Bewirtschaftung theoretisch helfen könnte, die verbliebenen Naturräume zu schützen.

Quelle: CLICCS, Uni Hamburg

Menschen haben Oliven bereits vor 100.000 Jahren als Nahrungsmittel und Brennstoff benutzt. Das haben Forscher*innen um Laurent Marquer vom Institut für Botanik der Universität Innsbruck herausgefunden, indem sie Holzkohle und Kernfragmente aus zwei Höhlen im Norden Marokkos untersuchten. Die Studie, an der unter anderem das Max-Planck-Institut für Chemie, das Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte und die Universität Freiburg beteiligt waren, wurde im Journal Nature Plants veröffentlicht.

Quelle: Uni Innsbruck

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben die molekulare Schere CRISPR/Cas nun so weiterentwickelt, dass sie erstmals in der Lage sind, die komplette DNA spezifischer Zelltypen zu eliminieren und so deren Entstehung während der Pflanzenentwicklung zu verhindern. Die von ihnen CRISPR-Kill genannte Methode verhindert die Bildung spezifischer Organe während der Entwicklung. Dies soll dabei helfen, die Entwicklungsvorgänge bei Pflanzen besser zu verstehen und könnte dazu beiragen Pflanzen so zu verändern, dass sie etwa robuster gegen Schädlinge, Krankheiten oder extreme klimatische Bedingungen werden. Ihre Ergebnisse präsentieren die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Quelle: KIT

Wildpopulationen der Modellpflanze Arabidopsis thaliana von den Kapverdischen Inseln geben Aufschluss über die Mechanismen der evolutionären Anpassung nach abrupten Umweltveränderungen. Nun hat ein internationales Team von Forschenden unter der Leitung von Dr. Angela Hancock vom Kölner Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) Wildpopulationen der Ackerschmalwand von den Kapverdischen Inseln genutzt, um die molekularen Veränderungen zu identifizieren, die den Erfolg in einem von Trockenheit geprägten Umfeld ermöglichen. Die Ergebnisse, die jetzt in Nature Communications veröffentlicht wurden, haben Auswirkungen auf die Pflanzenzüchtung und die nachhaltige Landwirtschaft.

Quelle: MPIPZ

Die Buchenwälder in Europa sind durch den Klimawandel stark bedroht, besonders in den südeuropäischen Ländern, aber auch in Mitteleuropa. Modellrechnungen zufolge könnte das Wachstum von Buchen je nach Klimaszenario und je nach Region in den kommenden 70 Jahren zwischen 20 und über 50 Prozent zurückgehen. "Wir müssen vor allem am südlichen Rand der Verbreitungsgrenze der Buche mit hohen Produktivitätsverlusten aufgrund vermehrter Trockenheit rechnen", sagt Dr. Edurne Martinez del Castillo von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Die Wissenschaftlerin warnt gleichzeitig vor den Folgen dieser Entwicklung sowohl für die Ökologie als auch die Forstwirtschaft und rät dazu, umgehend Maßnahmen zur Anpassung der Wälder zu ergreifen. Auch die Bedeutung der Buchenwälder als Speicher von Kohlendioxid könnte leiden. Die Modellrechnungen basieren auf Baumringanalysen an 324 Standorten in Europa und gängigen Klimaszenarien. Die Studie wurde von der Alexander von Humboldt-Stiftung finanziell unterstützt und nun im Fachmagazin Communications Biology veröffentlicht.

Quelle: JGU

Bekannt ist, dass das Treibhausgas Methan von speziellen Mikroorganismen produziert wird, zum Beispiel im Magen von Kühen oder in Reisfeldern. Seit einigen Jahren beobachtete man auch seine Entstehung in Pflanzen und Pilzen, ohne eine Erklärung dafür zu finden. Nun haben Forscher aus Heidelberg und dem Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg den zu Grunde liegenden Mechanismus aufgeklärt. Ihre Ergebnisse legen nahe, dass alle Organismen Methan freisetzen. „Diese durch reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS) ausgelöste Methanbildung findet höchstwahrscheinlich in allen Organismen statt“, erklärt Leonard Ernst, ein interdisziplinär ausgebildeter Nachwuchsforscher, der die Studie anführte, die im Fachblatt Nature erschien. "Diese Studie ist ein Meilenstein in unserem Verständnis der aeroben Methanbildung in der Umwelt", sagt Prof. Frank Keppler, Geowissenschaftler an der Universität Heidelberg. "Der universelle Mechanismus erklärt auch die früheren Beobachtungen zur Freisetzung von Methan aus Pflanzen."

Quelle: MPI für terrestrische Mikrobiologie

Wie eine Datenanalyse von hochauflösenden Satellitenbildern zeigt, verliert der Amazonas-Regenwald wahrscheinlich an Widerstandsfähigkeit. Dies ist auf den Stress durch Abholzung und Brandrodung zurückzuführen - der Einfluss des vom Menschen verursachten Klimawandels ist bisher nicht eindeutig feststellbar, wird aber in Zukunft voraussichtlich eine große Rolle spielen. Bei etwa drei Vierteln des Waldes hat die Fähigkeit, sich von Störungen zu erholen, laut der Studie seit Anfang der 2000er Jahre abgenommen, die jetzt im Fachjournal Nature Climate Change veröffentlicht wurde. Dies sieht die Wissenschaft als Warnsignal. Die neuen Erkenntnisse beruhen auf einer neuartigen statistischen Analyse von Satellitendaten zu Veränderungen der Biomasse und Produktivität im Amazonaswald, wie das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) meldet.

Quelle: PIK

Mehr als zehnmal so viel Selen wie ein gewöhnlicher Apfel enthält der neue Apfel, der in mehrjähriger Forschung an der Hochschule Osnabrück entwickelt wurde. Das Spurenelement Selen ist für eine normale Funktion des Immunsystems und der Schilddrüse unentbehrlich. Die Apfel-Neuheit entwickelte Christoph Budke in mehrjährigen Versuchen im Rahmen seiner Doktorarbeit. Erste Tests an fünf Bäumen fanden bereits 2016 statt. Nach Untersuchungen mit acht unterschiedlichen Apfelsorten und der Auswertung von tausenden Proben erfolgte 2019 der erste Praxistest in einem Obstbaubetrieb. Der hohe Selengehalt in der Frucht wird durch eine Düngung der Apfelbäume mit einem selenreichen Algendünger erreicht. Auf diesem Weg kann der meist nur sehr geringe Selengeh-alt in Böden ausgeglichen werden. Der Apfel mit der Extraportion Selen ist aktuell das einzige regionale pflanzliche Lebensmittel, welches zuverlässig die Selenversorgung des Menschen unterstützen kann, erklärt Budke weiter. Auszüge der gemeinsamen Pressekonferenz mit Mediziner*innen der Charité-Universitätsmedizin Berlin nennt die Hochschule Osnabrück.

Quelle: Hochschule Osnabrück

Der heute veröffentlichte Sachstandsbericht des Weltklimarats (IPCC) macht deutlich: Die Weltgemeinschaft wird noch früher und stärker mit den Folgen des Klimawandels konfrontiert als bislang angenommen. Für den Bericht werteten internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Tausende von Studien aus, um die Folgen des Klimawandels zu bewerten. „Die bisherigen Risikoabschätzungen waren zu optimistisch“, sagt Matthias Garschagen, Inhaber des Lehrstuhls für Anthropogeographie mit dem Schwerpunkt Mensch-Umwelt-Beziehungen am Department Geographie der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU). „Wir haben es immer mehr mit Verflechtungen und Komplexitäten im System zu tun, durch die sich Risiken gegenseitig hochschaukeln, etwa wasserbezogene und nahrungsmittelbezogene Risiken. Diese Komplexität hat die Wissenschaft erst in den letzten Jahren verstärkt in den Blick genommen.“

Quelle: LMU

Wie die Besiedelung von nützlichen Pseudomonas-Stämmen vor deren schädlicher bakterieller Verwandtschaft schützt, zeigen Forschende des Max-Planck-Instituts für Biologie in Tübingen in der Fachzeischrift Nature Ecology & Evolution. Demnach verbessert die Koexistenz von gutartigen und krankheitserregenden Pseudomonas-Bakterien auf den Blättern von Arabidopsis thaliana die Gesundheit der Pflanze. Abhängig ist das genaue Ausmaß des Schutzmechanismus von den genetischen Eigenschaften sowohl der Pflanze als auch der Mikroben. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, natürliche Alternativen zu synthetischen Pestiziden zu entwickeln.

Quelle: MPI für Biologie

Pflanzenforschende um Aleksandra Skirycz am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Golm (MPIMP) entwickelten eine neuartige Strategie zur Identifizierung von Protein-Molekül-Komplexen. Eine wichtige Gruppe kleiner Moleküle, die im Rahmen dieser neuartigen Strategie identifiziert werden konnte, sind 2',3'-cAMP-Nukleotide, die Produkte des RNA-Abbaus darstellen und offensichtlich eine wichtige Rolle bei der Regulation von Stressreaktionen spielen. Veröffentlicht haben sie ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Plant Physiology.

Quelle: MPIMP

Mithilfe von Bäumen könnten mit Mikroplastik belastete Böden saniert werden. Erstmals zeigen Forschende unter Leitung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), dass die Hänge-Birke während der Wachstumsphase Mikroplastik über die Wurzeln aufnimmt. Eine gute Nachricht, denn Böden sind um ein Vielfaches höher mit Mikroplastik verschmutzt als Meere und Ozeane. Über ihre Ergebnisse berichtet das Forschungsteam im Fachjournal Science of The Total Environment, meldet das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB).

Quelle: IGB

Die fleischfressende Venusfliegenfalle lässt sich mit Äther betäuben. Welche Parallelen zu Narkosen beim Menschen sich dabei zeigen, schildern Würzburger Forschende um Prof. Dr. Rainer Hedrich und Sönke Scherzer im Fachjournal Scientific Reports. „Wir zeigen mit dieser Arbeit, dass die Venusfliegenfalle nicht nur der Pflanzenforschung, sondern auch der Medizin als Studienobjekt dienen kann. Mit ihr könnte es möglich sein, den Wirkmechanismus von Arzneimitteln zu untersuchen, ohne Tierversuche durchführen zu müssen“, stellt Erstautor Scherzer in Aussicht.

Quelle: Uni Würzburg

Die extremen Dürrejahre 2018 und 2019 haben zu einem Absterben zahlreicher Waldbestände geführt. Nicht nur die allgemein als empfindlich bekannten Fichtenwälder waren davon betroffen, sondern auch die als robust geltenden Buchenwälder zeigten vielfach eine auffallend schüttere Belaubung und eine erhöhte Absterberate. Als Folge wurden in einigen Bundesländern daher Erntemaßnahmen in alten Buchenwäldern gestoppt. Ein Forschungsteam der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt (NW-FVA) und der Universität Freiburg hat in ausgewählten hessischen Wäldern untersucht, ob sich in den Dürrejahren 2018/19 die Absterberaten von Buchen in Wirtschaftswäldern von denen in unbewirtschafteten Wäldern unterschieden. „Unsere Untersuchung zeigt weder ein dramatisches Absterben von Buchenwäldern noch einen negativen Einfluss der Waldbewirtschaftung auf die Sterblichkeitsrate“, erklärt Dr. Peter Meyer von der NW-FVA, Erstautor der Studie. Er und Prof. Dr. Jürgen Bauhus von der Professur für Waldbau der Universität Freiburg haben ihre Ergebnisse in unserer Fachzeitschrift Plant Biology veröffentlicht.

Quelle: Uni Freiburg

Pflanzen sind an einen Standort gebunden und müssen sich an ihre Umwelt anpassen, auch an widrige Bedingungen. Um dabei nicht unnötig Energie zu verschwenden, regulieren Pflanzen ihren Proteinumsatz in der Zelle ganz präzise. Forschende des Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg haben nun einen zellulären Mechanismus identifiziert, der Proteine stabilisiert, indem er deren Abbau verhindert. Wie das Team um Dr. Markus Wirtz und Prof. Dr. Rüdiger Hell im Fachjournnal Nature Communications schreibt, schützen Adrabidopsis-Pflanzen einen Großteil der Proteine durch Acetylierung vor dem Abbau durch das Proteasom, was ihre Lebensdauer verlängert.

Quelle: Uni Heidelberg

Welche Kosten durch invasive Arten entstehen und wie diese verhindert werden könnten, haben der Senckenberg-Wissenschaftler Dr. Phillip Haubrock und Forschende aus 17 internationalen Institutionen untersucht. Wie sie zeigen, sind die Kosten von Schäden durch invasive Arten mindestens zehnmal so hoch sind wie die Ausgaben, die für ihre Bekämpfung notwendig wären. Durch Vorsorgemanagement könnten laut der heute im Fachjournal Science of the Total Environment  erscheinenden Studie weltweit eine Billion Euro eingespart werden.

Quelle: Senckenberg

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaflter haben in den Rheinauen eine Gänsekresseart gefunden, die sich mit einer anderen, eng verwandten Art kreuzt, und dadurch vor dem Aussterben bewahrt werden könnte, siw sie im Fachjournal Molecular Biology and Evolution berichten. Dies führt zu einer Mischpopulation mit höherer genetischer Vielfalt, in der sich aus einem Patchwork der beiden Populationen eine Art „Super-Genotyp“ herausbilden könnte, der das Überleben der beiden Arten sichert. Das ist das Ergebnis einer Rekonstruktion der Entwicklungsgeschichte der Gänsekressepopulation der Biolog*innen Professorin Dr. Juliette de Meaux und Dr. Hannes Dittberner von der Universität zu Köln und ihrem Kollegen Professor Dr. Aurélien Tellier von der TU München.

Quelle: Uni Köln

Bisher nahm die Forschung an, dass das riesige Waldgebiet des Kongobeckens wie andere Tropenwälder auch grosse Mengen Lachgas freisetzt und Methan bindet. ETH-​Forschende zeigen nun, dass es sich anders verhält: Methan kommt frei, die Lachgas-​Emissionen sind kleiner als gedacht. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse im Fachjournal Nature Communications.

Quelle: ETH Zürich

Land- und Forstwirtschaft sowie Infrastruktur beeinflussen, verändern oder zerstören natürliche Lebensräume. Konsequenzen für die Biodiversität werden meist auf Basis der durch Landnutzung beanspruchten Fläche berechnet. Aber auch die Intensität der Nutzung spielt eine Rolle, zeigt eine neue Studie von Philipp Semenchuk vom Department für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien, der Universität für Bodenkultur Wien und des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums Frankfurt. Die Gefährdung von Landwirbeltieren lässt sich zu etwa 25 Prozent auf die Intensität der Nutzung zurückführen. Ergebnisse der vom Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds (WWTF) geförderten Studie erscheinen nun im Fachjournal Nature Communications.

Quelle: Uni Wien

Wie sich der Koyotentabak (Nicotiana attenuata) vor saugenden Blattzikaden (Empoasca) schützt, schildern Forschende um Ian Baldwin vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena in einer neuen Studie in der Zeitschrift Science. Den neuen Mechanismus entschlüsselten sie durch die Verknüpfung ausgefeilter molekularbiologischer und chemisch-analytischer Methoden. Damit identifizierten sie nicht nur einen bislang unbekannten Abwehrstoff, sondern beschreiben auch auch die Gene, die für seine Bildung verantwortlich sind. „Man kann unser Vorgehen als 'naturgeschichtlich geleitete Vorwärtsgenetik' bezeichnen," sagt Baldwin. "Die Naturgeschichte und die Beobachtung des Fressverhaltens der Zikaden hat den Entdeckungsprozess vorangetrieben. Denn wenn es um Chemie geht, bleibt die Natur die beste Erfinderin."

Quelle: MPI für chemische Ökologie

Obwohl Ammonium eine wichtige anorganische Stickstoffquelle für Pflanzen ist, wirken hohen Konzentrationen toxisch und können das Wurzelwachstum bereits in einem frühen Stadium hemmen. Ein internationales Forschungsteam unter Federführung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hat nunmehr einen pflanzlichen Schutzmechanismus rund um das Vitamin B6 identifiziert, mit dem Pflanzen die negativen Begleiterscheinungen der Ammonium-Zufuhr umgehen können. Die Ergebnisse hat das Team im Magazin Molecular Plant veröffentlicht.

Quelle: IPK Leibniz-Institut (pdf)

Wie viele Arten die Erde bevölkern, ist eine der grundlegendsten Fragen der Ökologie. Sie ist noch immer ungelöst, selbst bei bislang gut untersuchten Lebensformen wie Bäumen. Nun haben Forschende aus aller Welt unter Beteiligung von Martin Herold vom Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) im Fachmagazin PNAS ihre Daten zusammengetragen und eine neue Schätzung für die Anzahl der Baumarten vorgelegt – auf biologischer, kontinentaler und globaler Skala. Den neuen Schätzungen zufolge gibt es auf der Erde rund 73.300 Baumarten, 14 Prozent mehr als bislang angenommen. Etwa 9.000 davon müssten noch entdeckt werden, 40 Prozent davon – so die Erwartung der Forschenden – in Südamerika. Nicht nur ein Drittel der bislang bekannten, auch die meisten unentdeckten Arten seien selten, nur auf bestimmten Kontinenten verbreitet und tropisch oder subtropisch. Die Schätzung der Anzahl der Baumarten ist von grundlegener Bedeutung für unser Verständnis vom Funktionieren von Ökosystemen und für die Optimierung und Priorisierung von Waldschutzmaßnahmen auf der ganzen Welt.

Quelle: GFZ

Forschende aus China, USA und Regensburg schilderten vor kurzem im Fachmagazin Science den molekularen Mechanismus, wie die Senfpflanze Arabidopsis verhindert, dass eine Samenanlage von mehreren Pollenschläuchen befruchtet wird. Das ist wichtig, denn wenn mehr als ein Pollenschlauch in eine Samenanlage wächst, werden Eizelle und Zentralzelle mehrfach befruchtet (Polyspermie) und die anschließende Samenentwicklung stoppt, was zu Ernteverlusten führt. „Insbesondere durch die seit über acht Jahren sehr enge Zusammenarbeit mit dem Qu-Labor an der Peking Universität konnten wir jetzt die molekularen Mechanismen entschlüsseln, die dazu führen, dass nur genau ein Pollenschlauch in jede Samenanlage geleitet wird“, erläutert Zellbiologe Professor Dr. Thomas Dresselhaus von der Universität Regensburg (UR). Das Team konnte zeigen, dass das Auswachsen des ersten Pollenschlauches eine Signalkaskade in Gang setzt, die zur Blockade führt und das Auswachsen weiterer Pollenschläuche verhindert. „Auch wenn ich mich über den erneuten Forschungserfolg sehr freue“, gibt Prof. Dresselhaus auch zu bedenken, „so bin ich doch über die Jahre der Kooperation auch zunehmend beunruhigt. Gerade mit Blick nach China lässt sich erkennen, wie dort mit zunehmenden Investitionen in Forschungsinfrastruktur und Ausbildung bei gleichzeitig niedrigerem Verwaltungsaufwand effizienter gearbeitet werden kann. Diese Entwicklung gefährdet auf Dauer unsere Konkurrenzfähigkeit im internationalen Wettbewerb“, warnt Dresselhaus.

Quelle: UR

Die Photosynthese ist ein Prozess in Pflanzen und Algen, der sich über die letzten drei Milliarden Jahre etabliert und ständig angepasst hat. Forschende vermuten allerdings, dass dieser wichtige Prozess in Nutzpflanzen immer noch nicht effizient genug abläuft, so dass sie diesen weiter verbessern und somit den Ertrag von Nutzpflanzen steigern könnten. Ein Vorbild könnten Algen sein, die sich vor allem an sehr extreme Standorte angepasst haben. Diese detailliert zu analysieren war bisher allerdings kaum möglich. Eine neue Methode, die Forschende am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) Im Dezember in Nature Plants veröffentlicht haben, soll dazu beitragen zukünftig diese Wissenslücken zu schließen.

Quelle: MPI-MP

Mitochondrien bieten einem Forschungsteam der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster zufolge unerwartete Krisenhilfe für Zellen, indem sie schädliche Stoffe „veratmen“. Eine aktuelle Studie des Teams um Prof. Dr. Markus Schwarzländer und Erstautor Dr. Philippe Fuchs aus dem Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen (IBBP) zeigt dreierlei:

• dass dieser Mechanismus durch reduktiven Stress ausgelöst werden kann
• dass er die Faltung von für den Export bestimmten Proteinen beschützt und
• dass die „Zellkraftwerke“ somit noch flexibler agieren als bisher bekannt.

Die Studie publizierte das Team im Fachjournal The Plant Cell.

Quelle: WWU

Schutzgebiete gehören zu den effektivsten Mitteln, um die biologische Vielfalt zu erhalten. Allerdings werden neue Schutzgebiete oft eingerichtet, ohne bereits bestehende Reservate zu berücksichtigen. Dies kann zu einer Überrepräsentation bestimmter biophysikalischer Eigenschaften wie Temperatur oder Topografie führen, die ein bestimmtes Gebiet ausmachen. Eine Forschungsgruppe an der Technischen Universität München (TUM) hat nun in einer globalen Analyse bewertet, welchen Schutzumfang verschiedene biophysikalische Bedingungen haben. Ihre Analysen publizierten sie im Fachjournal Conservation Biology.

Quelle: TUM

Die globalen Verbreitungsmuster von Flechten-Lebensgemeinschaften sind nicht nur ein Effekt interner evolutionärer Prozesse. Sie sind offenbar das Ergebnis einer durch Umweltfaktoren gesteuerten Selektion über die Produktion von sogenannten Flechtenstoffen. Ein interdisziplinäres Forschungsteam korrelierte mit Beteiligung des SNSB IT-Zentrums die Forschungsdaten von über 10.000 Flechtenarten aus unterschiedlichen Informationssystemen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler*innen bereits im November in der Fachzeitschrift Ecology Letters.

Quelle: SNSB

In Westafrika gehört Blattgemüse als Beilage zu vielen Gerichten wie dem gestampften Yams im Süden der Region. In Zusammenarbeit mit Chemikern der Universität Bristol ist Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Goethe-Universität Frankfurt nun der Nachweis gelungen, dass die Ursprünge solcher Gerichte 3500 Jahre zurückreichen, wie sie im Fachjournal Archaeological and Anthropologial Sciences schildern. Dazu hatten die Forschenden mehr als 450 Töpfe aus prähistorischer Zeit wurden untersucht, 66 von ihnen enthielten Reste von Lipiden. Mehr als ein Drittel der 66 Lipidprofile zeigten sehr unterschiedliche und komplexe Verteilungsmuster – ein Hinweis darauf, dass hier verschiedene Pflanzen und Pflanzenteile verarbeitet wurden.

Quelle: Uni Frankfurt

Waldbäume senden bei Befall durch Pflanzenfresser Duftstoffe aus. Damit locken sie räuberische Insekten und sogar Vögel an und befreien sich so von ihren Plagegeistern. Was bislang nur in Laborexperimenten nachgewiesen worden war, konnten Forschende unter Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Universität Leipzig nun erstmals im natürlichen Lebensraum zeigen – im Kronendach des Leipziger Auwalds. Die chemischen Hilferufe bestimmen sogar die Zusammensetzung der Insektengemeinschaft im Blätterdach, berichten die Forschenden im Fachjournal Ecology Letters. Dieses Wissen kann künftig für die natürliche Schädlingsbekämpfung in Land- und Forstwirtschaft nützlich sein.

Quelle: iDiv

Nicht zuletzt die COVID-19-Pandemie hat gezeigt, wie wichtig der Austausch global verfügbarer, digitaler Sequenz-Informationen (DSI) beziehungsweise Nukleotidsequenzdaten (NSD) ist. Forschende des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und des Leibniz-Instituts DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH haben nun untersucht, wie solche Daten bisher aufbereitet und genutzt werden. Demnach greift ein einfaches Modell einer ausschließlichen Anbieter-Nutzer-Beziehung viel zu kurz. Die vereinfachte Vorstellung, nach der Länder mit einer großen biologischen Vielfalt nur Zugang zu genetischen Ressourcen gewähren und die Wissenschaft nur in den reichen Staaten diese Daten nutzt und eine Wertschöpfung erzielt, ist nicht länger haltbar. "Viele glauben, es läuft wie eine Einbahnstraße. Aber das ist falsch. Es ist eine Art Kreisverkehr mit Zufahrten und Abfahrten“, sagt Dr. Amber Hartman Scholz vom Leibniz-Institut DSMZ und Erstautorin einer der beiden Studien im Journal Giga Science veröffentlichten Studien. „Die Nutzung von DSI von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in den Herkunftsländern ist viel starker als wir erwartet haben. Wir schätzen, es ist gerade dieses offene DSI-Ökosystem, das dazu führt, dass DSI in Ländern mit einem eher niedrigen Bruttoinlandsprodukt stärker genutzt werden als gedacht", sagt die DSMZ-Forscherin. „Deshalb sollten alle politischen Entscheidungen darauf abzielen, den offenen Zugang zu diesem wichtigen Gemeingut zu erhalten.“ „Neue Entdeckungen in den Lebenswissenschaften sind auf offen zugängliche Daten angewiesen", sagen Dr. Matthias Lange von der Arbeitsgruppe „Bioinformatik und Informationstechnologie“ am IPK und Hauptautor der zweiten Studie im Journal Giga Science und Dr. Guy Cochrane, Leiter des Europäischen Nukleotid-Archivs am EMBL-EBI. Gemeinsam appellieren Dr. Amber Hartman Scholz, Dr. Guy Cochrane und Dr. Matthias Lange an die politischen Entscheidungstragenden, auch künftig den freien Zugang zu den digitalen Sequenzinformationen zu erhalten.

Quelle: IPK (pdf)

Einem Forschungsteam der Leibniz Universität Hannover (LUH) ist es jetzt gelungen, Einblicke in das Genom der weißbeerigen Mistel (Viscum album) zu gewinnen. Die Mistel ist eine halbparasitische immergrüne Blütenpflanze, die auf Ästen verschiedener Bäume wächst und sich nicht nur durch einen ganz besonderen Lebenszyklus auszeichnet, sondern auch wegen ihrer Inhaltsstoffe bekannt ist, die in der Humanmedizin ihren Einsatz finden. Das Genom der Mistel konnte bisher jedoch aufgrund seiner exzeptionellen Größe mit rund 90 Milliarden Nukleotiden nicht analysiert werden, das ist etwa 30-mal größer als das Genom des Menschen. Daher untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Lucie Schröder (M. Sc.), Prof. Hans-Peter Braun und Prof. Helge Küster vom Institut für Pflanzengenetik der LUH die Transkripte des Genoms. Insgesamt konnten die Forschenden auf diese Weise mehr als 39.000 Gensequenzen der Mistel aufklären und die entsprechenden Proteinsequenzen vorhersagen. „An Parasiten und Halbparasiten kann man viel lernen, da sie nicht alle Lebensprozesse selbst ausführen müssen“, erläutert Prof. Hans-Peter Braun. „Wenn bestimmte Strukturen fehlen, wird klarer, wofür diese gut sind und wie sie genau funktionieren.“ Die Mistel hat beispielsweise einen besonderen Atmungsmechanismus, dessen Untersuchung auch zu einem besseren Verständnis von Fehlfunktionen der Atmungskette bei Mensch und Tier bei Erkrankungen beitragen könnte. Die Pflanze eroberte daraufhin das Titelbild der britischen Fachzeitschrift The Plant Journal.

Quelle: LUH

Eine europaweite Studie zeigt den Einfluss von Klima und Pflege auf die Artenvielfalt in Hecken. Dazu haben Forscherinnen und Forscher aus vier europäischen Ländern einen bisher einzigartigen Datensatz zusammentragen. Er umfasst die Vegetationsdaten aus mehr als 1.000 Heckenkartierungen entlang einer Linie von Südschweden bis Nordfrankreich. Zusätzlich wurden Informationen über das regionale Klima, die umgebende Landschaft und die Heckenpflege gesammelt, um die Anzahl und Häufigkeit von Waldpflanzen damit in Zusammenhang zu bringen. „Wir haben zunächst gezeigt, dass tatsächlich eine große Vielfalt an Waldpflanzenarten in europäischen Hecken leben kann. Hecken bieten somit – besonders in waldarmen Gegenden – einen wichtigen Ersatzlebensraum für viele Arten“, sagt die Ökologin Kathrin Litza von der Universität Bremen. Das regionale Klima spielt nachweislich eine wichtige Rolle für die Artenvielfalt. So wurden in warmen Gegenden weniger Waldarten in den Hecken gefunden. Besonders aufschlussreich war der große Einfluss von Extremwetterereignissen. Hecken, die über vergangene Jahre extremer Dürre oder Hitze ausgesetzt waren, sind nachweislich artenärmer. „Da solche Wetterereignisse durch den Klimawandels noch zunehmen werden, befürchten wir, dass noch mehr Hecken zukünftig Arten verlieren könnten“, erklärt Kathrin Litza zur im Fachmagazin  Agriculture, Ecosystems & Environment erschienenen Studie.

Quelle: Uni Bremen

DNA-Mutationen treten nicht so zufällig auf, wie bisher angenommen wurde. Dies zeigen neue Forschungsergebnisse des Max-Planck-Instituts für Biologie Tübingen und der University of California Davis in den USA. Die in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Ergebnisse haben das Potenzial, unsere Sichtweise der Evolution drastisch zu verändern. "Wir dachten immer, dass es keine Unterscheide gibt, wo Mutationen im Erbgut auftreten", sagt Grey Monroe, Assistenzprofessor am Department of Plant Sciences der UC Davis und Erstautor der Studie. "Jetzt stellt sich heraus, dass das Mutationsmuster gar nicht so willkürlich ist, sondern dass es auch in einer Weise variiert, die der Pflanze zugute kommt. "Dies ist eine völlig neue Perspektive auf die Entstehung von Mutationen und die Art und Weise, wie die Evolution funktioniert", kommentiert Detlef Weigel, wissenschaftlicher Direktor am Max-Planck-Institut für Biologie und Hauptautor der Studie. Die Erkenntnisse haben weitreichende Auswirkungen, von besseren Kenntnissen über die Domestizierung von Nutzpflanzen bis hin zu Vorhersagen über die Mutationslandschaft bei Krebserkrankungen.

Quelle: MPI für Biologie Tübingen

Die meisten Bäume leben in Symbiose mit Pilzen. Wie wichtig diese Gemeinschaft für das Wachstum ausgewachsener Bäume ist, zeigen ETH-​Forschende mit einer umfangreichen Datenanalyse erstmals grossflächig für europäische Wälder auf. Der Postdoktorand Mark Anthony und Kolleginnen aus der Gruppe von Tom Crowther, Professor für globale Ökosysteme der ETH Zürich, zeigen nun für fünf am weitesten verbreitete europäische Waldbaum-Arten, dass unterschiedliche Pilzgesellschaften für eine grössere Variation des Baumwachstums sorgen als die an einem Standort herrschenden klimatischen Bedingungen sowie der menschengemachte Stickstoffeintrag. Die entsprechende Studie ist soeben in der Fachzeitschrift ISME erschienen.

Quelle: ETH Zurich

Forschnde haben eine neue Methode entwickelt, um komplexe Naturstoffe in Amöben zu produzieren. Zu den sogenannten Polyketiden gehören unter anderem verschiedene Antibiotika sowie Olivetolsäure, eine Vorstufe des pflanzlichen Wirkstoffs Tetrahydrocannabinol (THC). Die Ergebnisse hat das Team des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans Knöll-Institut in Jena (Leibniz-HKI) nun in Nature Biotechnology veröffentlicht.

Quelle: Leibniz-HKI

Das Pflanzenhormon Cytokinin reguliert einen Entwicklungsprozess, der sich mit der Pubertät vergleichen lässt, also dem Beginn der Geschlechtsreife bei Mensch und Tier. Pflanzen würden dem Forschungsteam der Freien Universität Berlin zufolge erst im Laufe ihrer Entwicklung empfänglich für bestimmte Signale, die das Blühen fördern, also den Eintritt in die reproduktive Phase. Zu diesen Signalen gehörten Reize wie die Tageslänge, die Lichtintensität und die Temperatur. Der Übergang in die reproduktive Phase werde auch von bestimmten Hormonen beeinflusst, konstatieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Die Forschungsergebnisse an der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) zeigen, dass der Botenstoff Cytokinin eine wichtige Rolle beim Übergang der Pflanzen in ihre adulte Phase spielt. Das Forschungsteam konnte damit für das Verständnis der „Pubertät“ bei Pflanzen einen wichtigen Beitrag leisten und hat seine Studie im Wissenschaftsjournal Nature Communications veröffentlicht.

Quelle: FU Berlin

Einem internationalen Forschungsteam gelang es, global wirkende Faktoren zu erkennen, die die Vielfalt der Formen und Funktionen von Pflanzen hervorrufen. Unter der Leitung der Universität Zürich, des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena sowie der Universität Leipzig, trugen die Forschenden weltweit Pflanzendaten zusammen und analysierten sie. Sie zeigen im Fachmagazin Nature Ecology and Evolution erstmalig für Merkmale wie Größe, Aufbau und Lebensspanne der Pflanzen, wie stark diese durch Klima- und Bodeneigenschaften bestimmt werden. Daraus abgeleitete Erkenntnisse könnten entscheidend sein, um Erdsystemmodelle hinsichtlich der Rolle von Pflanzenvielfalt zu verbessern.

Quelle: MPI für Biogeochemie

Pflanzen aus der Gruppe der Löffelkräuter haben sich während der Eiszeitalter der vergangenen zwei Millionen Jahre wiederholt schnell an ein sich veränderndes Klima angepasst. Ein Team von Evolutionsbiolog*innen und Botaniker*innen unter Leitung von Prof. Dr. Marcus Koch am Centre for Organismal Studies (COS) von der Universität Heidelberg haben anhand von genetischen Analysen untersucht, welche Faktoren die Anpassung an extreme klimatische Bedingungen begünstigten. Die evolutionäre Geschichte dieser sogenannten Kreuzblütler liefert Hinweise darauf, wie Pflanzen künftig mit den Auswirkungen des Klimawandels zurechtkommen könnten. Ihre Ergebnisse publizierte das Team im Fachjournal eLife.

Quelle: Uni Heidelberg