Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #42 (2018)

Mit weltweit circa 1 Million bekannten Arten gehören die Insekten zu den erfolgreichsten Organismengruppen auf unserem Planeten. Trotzdem sind in Mitteleuropa mittlerweile viele Insektengruppen massiv bedroht und so stark im Rückgang begriffen, dass man von einem weitreichenden Insektensterben sprechen kann. Unter dem Motto „Fakten, Ursachen, Lösungen“ haben sich heute im Naturkundemuseum Stuttgart renommierte Forschende aus ganz Europa mit Vertretern aus Politik, Wirtschaft und Naturschutz getroffen, um mögliche Lösungsansätze zu diskutieren, wie die Uni Hohenheim berichtet. Diese Lösungsansätze haben die Forschenden am Ende des Symposiums in einem gemeinsamen 9-Punkte-Plan präsentiert.
Quelle: Uni Hohenheim

Die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) hat soeben die „22. Fortschreibung des Datenmaterials (2016/2017) zu Frauen in Hochschulen und außerhochschulischen Forschungseinrichtungen“ veröffentlicht. Der diesjährige Bericht zeigt erneut, dass der Anteil von Wissenschaftlerinnen sowohl bei den Hochschulen als auch bei den außerhochschulischen Forschungseinrichtungen kontinuierlich angestiegen ist, die Fortschritte in allen Bereichen allerdings nur langsam erfolgen und anhaltender Handlungsbedarf besteht. So hat sich seit 1997 der Anteil von Frauen an der Gesamtzahl

• der Erstimmatrikulationen von 48,6 % auf 50,5 %,
• der Studienabschlüsse von 42,1 % auf 50,9 %,
• der Promotionen von 32,1 % auf 45,2 % und
• der Habilitationen von 15,7 % auf 30,4 %

erhöht. Dies belegt aber auch, dass der Anteil von Frauen noch immer mit jeder Qualifikations- und Karrierestufe nach Studienabschluss sinkt. Mit dieser „leaky pipeline“ geht erhebliches Qualifikationspotential für das Wissenschaftssystem verloren.
Quelle: GWK (pdf)

Wie Pflanzenproteine die beiden Chlorophylle (a und b) mit ihren kleinen Strukturunterschieden erkennen und selektiv binden können, das war bisher weitgehend unklar. Forschende der Uni Mainz (JGU) sind zusammen mit japanischen Kollegen der Lösung dieses Rätsels ein Stück näher gekommen. Das Team um Prof. Dr. Harald Paulsen verwendete das sogenannte Wasserlösliche Chlorophyllprotein aus Blumenkohl und aus Virginischer Kresse als Modellprotein. Dieses Protein besitzt nur eine einzige Chlorophyll-Bindestelle pro Proteinmolekül und kann beide Varianten des Farbstoffs binden. Durch Variation der Aminosäuren in der Chlorophyll-Bindestelle änderte sich die Präferenz des Proteins für eine der beiden Farbstoff-Varianten. Im Extremfall machte der Austausch einer einzigen Aminosäure aus einem Chlorophyll-b- ein Chlorophyll-a-bindendes Protein; dabei änderten sich die relativen Bindestärken 40-fach, berichten sie im Fachmagazin Nature Plants. „Das erklärt noch nicht alles zur Spezifität für Chlorophyll a oder Chlorophyll b im Photosynthese-Apparat“, erklärt Paulsen. „Aber unsere Ergebnisse liefern wertvolle Hypothesen, die sich jetzt an Photosynthese-Proteinen testen lassen. Auf längere Sicht können diese Ergebnisse dazu beitragen, die Lichtsammlung in der Solartechnik zu verbessern.“
Quelle: JGU

Forschenden vom Dahlem Centre of Plant Sciences der FU Berlin ist es gelungen, das Wurzelwachstum von Gerstenpflanzen gezielt so zu verändern, dass die Pflanzen toleranter gegen Trockenstress werden und mehr Nährstoffe im Spross und in den Körnern enthalten. Dazu hat das Team um Professor Thomas Schmülling und Eswarayya Ramireddy einen neuen Weg beschritten: Sie reduzierten den Gehalt des Pflanzenhormons Cytokinin in der Wurzel von Gerstenpflanzen. Cytokinin hemmt das Wurzelwachstum; die Pflanzen mit einem geringeren Cytokiningehalt bildeten daher ein größeres Wurzelsystem aus und reagierten dann weniger empfindlich auf Wassermangel (Trockenstress). Außerdem fanden die Wissenschaftler einen um bis zu 44% erhöhten Gehalt an Zink in den Samen, dies könnte eines der großen Mangelernährungsprobleme lösen. Die verbesserte Aufnahme von Nährstoffen aus dem Boden, könnte auch helfen, Dünger einzusparen, schließen die Forschenden aus ihren im PLANT 2030 Projekt ROOT erzielten Ergebnissen, die sie im Fachjournal Plant Physiology veröffentlichten. Das Portal Pflanzenforschung stellt die Studie vor.
Quelle: Pflanzenforschung.de

Rund 80 internationale Forschende tagen im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Schwerpunktprogramms (SPP) 1819 „Schnelle Evolutionäre Anpassung“ im Kieler Wissenschaftspark. Das von der Universität Hohenheim geleitete SPP beschäftigt sich mit der Erforschung der Mechanismen und Auswirkungen schneller evolutionärer Anpassungen zwischen verschiedenen Organismen, von der Pflanze bis zum Menschen. Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), die sich unter dem Dach des Kiel Evolution Center (KEC) mehr und mehr zu einem Schwerpunkt der deutschen Evolutionsbiologie entwickelt, ist mit mehreren Arbeitsgruppen an diesem umfangreichen Forschungsprojekt beteiligt. Die evolutionären Wechselwirkungen zwischen Nutzpflanzen und Schädlingen, die Entwicklung von Behandlungsresistenzen verschiedener Krankheitserreger oder die Auswirkungen einer sich verändernden Meeresumwelt auf die Zusammensetzung der dort lebenden Mikroorganismen sind nur einige der Themen, die an den drei Konferenztagen diskutiert werden.
Quelle: CAU

Lachgas ist ein Treibhausgas, das Ozonschicht und Erdklima beeinflusst. Bislang haben Experten angenommen, dass dieses Gas mit der chemischen Formel N₂O für Distickstoffmonoxid vorwiegend durch Mikroben im Boden gebildet wird. Um den N₂O-Ausstoß von Pflanzen zu ermitteln, haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler 34 verschiedene Pflanzen unter kontrollierten, geschlossenen Laborbedingungen untersucht. Dazu gehörten zum Beispiel Tabak, Mais oder Lavendel. Um eine Verunreinigung mit bakteriell erzeugtem Lachgas zu vermeiden, wurden die Experimente zum Teil unter sterilen Bedingungen durchgeführt. Das Ergebnis der Studie des interdisziplinären Forscherteams der TH Bingen und der Uni Heidelberg: Die Flora der Erde setzt Lachgas in klimarelevanten Mengen frei und trägt so zum Treibhauseffekt bei. Im Gegensatz zu der vom Menschen verursachten Klimaerwärmung ist dieser Prozess jedoch Teil eines natürlichen Effekts, bewerten die Forschenden ihre Ergebnisse im Fachjournal New Phytologist.
Quelle: Uni Heidelberg

Wie lassen sich auf dem Mond oder auf anderen Planeten Nutzpflanzen wie Kartoffeln anpflanzen, wenn die Böden dort nährstoffarm sind und Schwerelosigkeit herrscht? Indem man das Pflanzenhormon Strigolacton nutzt, schlagen Forschende der Universität Zürich vor. Denn dieses Hormon fördert die Symbiose zwischen Pilzen und feinen Wurzeln und unterstützt so das Pflanzenwachstum – selbst unter erschwerten Bedingungen im All, wie sie im Fachmagazin Nature Microgravity zeigen.
Quelle: Uni Zürich

Die Sequenzierung der Genome von elf verschiedenen Akeleien lässt tief in Evolution blicken. Die genetische Verwandtschaft war bei den elf Pflanzen trotz großer geografischer Entfernung sehr hoch, berichten die Forschenden im Fachmagazin eLife. Was die Pflanzenforscher unter der Führung von Daniele Filiault aus dem Labor von Magnus Nordborg des Gregor Mendel Instituts (GMI) für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften jedoch erstaunte, war die Tatsache, dass sich eines der sieben Akelei-Chromosomen völlig anders entwickelt hat als der Rest. Zusammengefasst stellt diese Arbeit den Forschern Instrumente zur Verfügung um zu verstehen, wie die adaptive Radiation diese unglaubliche Blütenvielfalt bei der Akelei hervorgebracht hat.
Quelle: GMI

Einzellige Kieselalgen sind in der Lage, ihr Verhalten auf verschiedene äußere Reize auszurichten und dabei eigene Bedürfnisse abzuwägen. Dies fanden Forschende der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie (ICE) zusammen mit Partnern aus Belgien heraus. Die Algen sind zur Vermehrung auf Nährstoffe angewiesen, brauchen aber auch Paarungspartner. Diese finden sie indem sie Pheromonspuren folgen. Je nach Sättigung mit Nährstoffen oder der Notwendigkeit, sich sexuell zu vereinigen, lässt sich die Kieselalge Seminavis robusta entweder von Nährstoffen oder Sexualpheromonen anlocken und zeigt damit tatsächlich eine primitive Verhaltensbiologie, wie die Forschenden im Fachmagazin The ISME Journal zeigen.
Quelle: ICE

Wer Nutzpflanzen züchtet muss wissen, ob sie anfälliger für Hitze oder Dürre sind. Denn deren Schutzmechanismen gegen Trockenstress können sich stark von denen gegen Überhitzung unterscheiden und sich sogar gegenseitig ausschließen. Dr. Heidi Webber vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) hat nun mit einem internationalen Team untersucht, ob sich beobachtete Ertragsausfälle von Körnermais und Winterweizen zwischen 1984 und 2009 durch Hitze bzw. Dürre erklären lassen. Die daraus gewonnenen mathematischen Modelle wendeten sie dann für eine Prognose bis 2055 an. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Erträge von Körnermais zurückgehen werden, während die von Winterweizen steigen, was angesichts steigender Mengen von CO₂ erwartet wurde. Es wurde angenommen, dass ein Anstieg von CO₂ Mais dürreresistenter werden lässt. Die im Fachmagazin Nature Communications erschienene Studie deutet jedoch darauf hin, dass in extrem trockenen Jahren erhöhtes CO₂ keinen Nutzen bei Dürreausfällen bringen wird. Eine Anpassung an den Klimawandel, sei es durch Züchtung, zunehmende Bewässerung, Umstellung auf neue Kulturen oder Versicherung gegen Verluste, ist daher von entscheidender Bedeutung. Die Erkenntnis, dass Dürre das größte Risiko für Ackerkulturen darstellt, kann Landwirten und politischen Entscheidungsträgern bei der Auswahl der Optionen helfen. Hier sieht Webber den besonderen Mehrwert der neuen Erkenntnisse.
Quelle: ZALF