Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #2 (2019)

Einen ungewöhnlichen neuen Lichtsensor haben Forschende in zwei Grünalgen entdeckt, in der einzelligen Chlamydomonas reinhardtii sowie wie in der mehrzelligen Volvox carteri. Bei dem neuen Photorezeptor handelt es sich um eine Guanylylcyclase. Dieses Enzym kann den Botenstoff cGMP synthetisieren. Bei der Guanylylcyclase aus den Algen hemmt Licht diese Aktivität, wodurch sich die cGMP-Konzentration verringert – und genau das passiert auch im Auge des Menschen, sobald dort die Rhodopsine Licht absorbieren. Reguliert wird der neu entdeckte Sensor, dem die Forschenden den Namen „Two Component Cyclase Opsin“ oder kurz kurz 2c-Cyclop gaben, von Licht und vom Molekül ATP. In der Fachzeitschrift BMC Biology (DOI:  doi.org/10.1186/s12915-018-0613-5) weisen die Forschungsgruppen von Professor Armin Hallmann (Uni Bielefeld) und Professor Georg Nagel (Uni Würzburg) dessen Funktion nach und charakterisieren ihn mittels mehrerer Methoden. Die Aufklärung neuer Rhodopsine dürfte auch die sog. Optogenetik voranbringen, denn mit diesen Photorezeptoren lässt sich die Aktivität lebender Gewebe und Organismen durch Lichtsignale beeinflussen.

Quelle: Uni Würzburg

Gerste gilt als die erste von Menschen angebaute Feldfrucht. Lange Zeit wurde vermutet, dass - neben dem fruchtbaren Halbmond im Nahen Osten - Tibet ein Ursprungsort dieser wichtigen Kulturpflanze sein könnte. Durch die Sequenzierung unterschiedlicher Gerstenmuster haben Forschende vom IPK Gatersleben in Kooperation mit zehn internationalen Forschungsinstituten nun aufzeigen können, dass die tibetanische Qingke-Gerste (Hordeum vulgare L.) tatsächlich von einer Gerste abstammt, welche im östlichen fruchtbaren Halbmond domestiziert wurde. Sie wurde vor rund 4500 bis 3500 Jahren durch Zentralasien über eine Südroute nach Tibet eingeführt, berichten die Forschenden im Fachmagazin Nature Communications (DOI: doi.org/10.1038/s41467-018-07920-5).

Quelle: IPK Gatersleben (pdf)

Mischerbige Pflanzen haben einen Selektionsvorteil gegenüber reinerbigen und vermehren sich besser. Mit dieser Hypothese der sogenannten Überdominanz wird seit 1951 das Vorkommen verschiedener Erscheinungsformen eines Organismus in einer Population erklärt. Nun haben Forschende der Universitäten Hohenheim, Zürich, Wien und Cambridge die fast 70 Jahre alte genetische Überdominanz-Hypothese an einer natürlichen Population bestätigt. Das Forschungsobjekt: Das Schwarze Kohlröschen (Gymnadenia rhellicani), eine nach Vanille duftende Alpen-Orchidee. Auf der Seiser Alm in Südtirol ist sie nicht nur in ihrer dunklen Variante zu finden. Wie die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature Communications (DOI: doi.org/10.1038/s41467-018-07936-x) schildern, differieren sie in den Cyanidin-Farbstoffen. Diese sind einer unterschiedlich starken Expression der Gene für das Enzym Anthocyan-Synthase zurückzuführen, die wiederum von einem Transkriptionsfaktor reguliert werden. Außerdem zeigen die Forschenden, dass Bienen die dunklen Blüten bevorzugen, Fliegen die weißen, und die roten werden von beiden Bestäubern aufgesucht.

Quelle: Uni Hohenheim

Der weltweite Druck auf Landfläche als natürliche Lebensgrundlage hat in den letzten Jahren erheblich zugenommen. Landfläche als Grundlage für Ökosysteme und Artenvielfalt schwindet am schnellsten, aber auch der Verlust von landwirtschaftlicher Fläche ist in mehreren Teilen der Welt von erschreckender Bedeutung. Die Lage kann nur abgemildert werden, wenn lokale und globale Handlungen abgestimmt ineinandergreifen, so eine Studie von Felix Creutzig und Kollegen vom Mercator Institute on Global Commons and Climate Change in Berlin (mcc-berlin), die gerade in der Fachzeitschrift Global Sustainability erschienen ist. Demnach ist der schnellste Artenverlust im Amazonas und in Indonesien zu beobachten. Landwirtschaftliche Fläche schwindet dagegen vor allem in China, Indien, und im nördlichen Afrika.

Quelle: mcc-berlin

Pflanzenzüchtungen auf Basis klassischer Mutageneseverfahren bleiben von der Anwendung des Gentechnikgesetzes ausgenommen. Das stellt die Bundesregierung in ihrer Antwort (19/6666) auf eine Kleine Anfrage der FDP-Fraktion (19/6253) zur Einordnung neuer Züchtungsverfahren auf Grundlage des CRISPR/Cas-Verfahrens im Rahmen des europäischen Gentechnikrechts nach dem Urteil des Europäischen Gerichtshofes (EuGH) vom 25. Juli 2018 fest. Danach seien alle Mutagenese-Verfahren als Gentechnik im Sinne des Gentechnikrechts der EU einzustufen. Dazu heißt es in der Antwort weiter, dass die klassischen Mutagenese-Verfahren auf Grundlage herkömmlicher Methoden wie der Zufallsmutagenese durch chemische Substanzen oder ionisierende Bestrahlung zwar dem Begriff nach den genetisch veränderten Organismen (GVO) zugeordnet würden, aber auf Grundlage der EU-Richtlinie 2001/18/EG von der Anwendung des Gentechnikrechts ausgenommen seien. Das habe das EuGH im Zuge seines Urteils bestätigt. Aus diesem Grund sehe die Regierung im Nachgang des Urteils für eine Anpassung der gültigen nationalen Regelungen keine Notwendigkeit. Allerdings dürften mit neuen Mutagenese-Verfahren hergestellte Produkte nur dann in die EU importiert werden, wenn eine Zulassung nach EU-Gentechnikrecht vorliege und die Produkte als GVO gekennzeichnet worden sind.

Quelle: Bundestag (hib)

Über 2,2 Millionen Hektar – 24% der kambodschanischen Waldfläche – sind zwischen 2001 und 2015 zerstört worden. Das haben Forschende mit Hilfe hoch aufgelöster Satellitendaten ausgemessen. Sie berechneten, dass fast ein Viertel des gerodeten Landes zur Anpflanzung einer nicht in Kambodscha heimischen Gummibaumart (Hevea brasiliensis) zur Kautschukproduktion verwendet wurde. Während die Kautschukpreise bis Anfang der 2000er Jahre immer um die Marke von 1 US-Dollar pro Kilogramm pendelten, betrug der Spitzenpreis 2011 mehr als 6 US-Dollar. Die Analysen der Forschenden um Kenneth Grogan, eines Autorenteams der Universität Kopenhagen und der Humboldt-Universität zu Berlin belegen den starken Zusammenhang zwischen der Entwaldungsrate und dem Handelswert von Kautschuk in einer im Dezember in der Fachzeitschrift Nature Plants veröffentlichten Studie (DOI: doi.org/10.1038/s41477-018-0325-4). Wie die Humboldt-Universität (HU) beim Informationsdienst Wissenschaft (idw) berichtet, zeigen die Forschenden auch, wie eng Landnutzung und tropische Entwaldung mit weltweit steigendem Konsum und politischen Rahmenbedingungen zusammenhängen. Kambodschas Wälder werden wohl weiter schrumpfen, solange die Politik Kambodschas an einer Förderung agroindustrieller Kautschukplantagen festhält, folgern die Forschenden.

Quelle: HU Berlin beim idw

Der Anbau von Pflanzen in Monokulturen birgt nicht nur an Land ein erhöhtes Risiko bei Ausbruch von Krankheiten oder Befall von Schädlingen. Auch bei der Algenzucht im Meer stellt dies ein erhöhtes Risiko dar. Ein deutsch-chinesisches Team von Forschenden hat in Kooperation mit in der Algenzucht aktiven Unternehmen einen biologischen Pflanzenschutz entwickelt, der sehr wirksam vor bestimmten Krankheitserregern schützt. Die Ergebnisse der Studie, die vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel koordiniert wurde, sind jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Journal of Applied Phycology (DOI: doi.org/10.1007/s10811-018-1709-6) erschienen.

Quelle: Geomar

Die Bundesregierung hat den "Zweiten Bericht zum Stand der Umsetzung des Nagoya-Protokolls" (19/6495) vorgelegt. Der Bericht gibt unter anderem Auskunft über "Anträge auf Registrierung von Sammlungen" sowie der Zusammenarbeit des Bundesamtes für Naturschutz mit anderen Behörden.

Quelle: Bundestag (hib)

Forschende haben ein neuartiges Verfahren zur Visualisierung von Saccharose auf einer bisher noch nicht erreichten mikroskopischen Ebene entwickelt. Durch die neue Technologie kann die Zuckerkonzentration in verschiedenen, pflanzlichen Geweben exakt bestimmt werden. Somit steht den Forschenden ein neues Präzisionswerkzeug zur Untersuchung von Zuckertransport und Ertragspotenzialen in Kulturpflanzen zur Verfügung. Das von Forschenden vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben entwickelte Verfahren stellten sie im Dezember im Fachmagazin Plant Physiology vor (DOI: https://doi.org/10.1104/pp.18.00947).

Quelle: IPK (pdf)

Die Alge Chlamydomonas nivalis, die auf der ganzen Welt Schnee blutrot zu färben vermag, haben Forschende zur Alge des Jahres gewählt. Auch 200 Jahre nach einer Expedition, bei der Kapitän John Ross auf einer Polarfahrt den Roten Schnee zeichnete und den Verursacher im Mikroskop zu erkennen suchte, gibt die Alge weiterhin Rätsel auf. Schneealgenexperte Dr. Thomas Leya vom Potsdamer Fraunhofer IZI-BB erklärt, warum das so ist und wo der winzige Einzeller zu entdecken ist. Leya ist Mitglied der Sektion Phykologie, in der die Algenforscher der Deutschen Botanischen Gesellschaft (DBG) organisiert sind, die Chlamydomonas nivalis zur Alge des Jahres 2019 gewählt haben.

Quelle: Sektion Phykologie