Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #4 (2019)

Ihren Fraßfeinden davonrennen können Pflanzen nicht. Doch viele Arten produzieren chemische Substanzen, die hungrigen Krabbeltieren nicht gut bekommen. Auf diese Weise setzt sich auch der Wilde Tabak (Nicotiana attenuata) gegen die Raupen des Tabakschwärmers (Manduca sexta) zur Wehr. Dass es sich dabei für eine Pflanze lohnen kann, die Plagegeister einige Tage zu ertragen bevor sie die Abwehr startet, zeigt eine neue Studie unter der Leitung von Wissenschaftlern des Forschungszentrums iDiv, der Universität Jena und des UFZ. Denn auf diese Weise wechseln die Raupen genau dann zu einer benachbarten Pflanze, wenn sie so richtig Appetit bekommen – was Pflanze Nummer eins einen Vorteil im innerartlichen Konkurrenzkampf verschafft, folgern sie im Fachmagazin The American Naturalist (DOI: https://doi.org/10.1086/700577).

Quelle: iDiv

Nach einem kalten Winter zeigen blühende Pflanzen den Frühlingsbeginn an. Viele Pflanzen brauchen die vorangegangene Kälte, um Knospen zu bilden und zu blühen. Durch die Kälteperiode wissen sie, dass der Winter vorüber ist. Allerdings blühen nur ältere Pflanzen unter diesen Bedingungen, während sehr junge Pflanzen oft nicht auf die Kälteeinwirkung reagieren. Forschende des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtung in Köln haben untersucht, wie das Alter der Pflanzen deren Empfänglichkeit für Winterkälte beeinflusst. Demzufolge bestimmt die Aktivität des Proteins SPL15 das Alter, in dem mehrjährige Pflanzen in Kälte blühen. Einjährige Pflanzen bilden dieses Protein ebenfalls, können aber auch unabhängig davon blühen, wenn die Tage länger und wärmer werden. Auf molekularer Ebene ist es unterschiedlich geregelt, wann ein- und mehrjährige Pflanzen zu blühen beginnen. Durch die Übertragung eines einzelnen Gens von einer mehrjährigen auf eine einjährige Art konnten die Forschenden das Blühverhalten grundlegend verändern, wie sie im Fachmagazin Science (DOI: dx.doi.org/10.1126/science.aau8197) berichten.

Quelle: MPI für Pflanzenzüchtung

Würde man Schiffsrümpfe mit speziellen HighTech-Materialien beschichten, ließe sich bis zu ein Prozent der weltweiten CO₂-Emission vermeiden. Zu diesem Schluss kommen Forschende der Uni Bonn vom Nees-Institut für Biodiversität der Pflanzen zusammen mit Kollegen aus St. Augustin und Rostock in einer aktuellen Studie in der Zeitschrift Philosophical Transactions A (DOI: dx.doi.org/10.1098/rsta.2018.0263). Demnach könnten Schiffe, die mit neuartigen HighTech-Materialien beschichtet sind, die auf dem Prinzip des Schwimmfarns beruhen, aufgrund geringerer Reibung bis zu 20 Prozent an Kraftstoff einsparen. Rechnet man so genannte Antifouling-Effekte hinzu, etwa den verringerten Bewuchs des Rumpfes, ist sogar eine doppelt so hohe Reduktion möglich.

Quelle: Uni Bonn

Forschende haben die Bildung von Carboxysomen untersucht – einer Struktur, die die Effizienz der Photosynthese in wasserlebenden Bakterien steigert. Sie wandeln Wasser und Kohlenstoffdioxid (CO₂) mit Hilfe von Sonnenlicht in Zucker und Sauerstoff um. Entscheidend für diese Reaktion ist das Enzym Rubisco, das für die Fixierung von CO₂ aus der Atmosphäre verantwortlich ist. Rubisco, das als das am häufigsten auf der Erde vorkommende Enzym gilt, arbeitet allerdings langsam und ineffektiv. Statt CO₂ zu fixieren, kann Rubisco auch mit Sauerstoff reagieren, wobei auch viel Energie verloren geht. Cyanobakterien nutzen das Helferprotein CcmM, um Rubisco einzufangen. Mit Hilfe der Kryo-EM gelang den Forschenden der Nachweis, dass CcmM nicht die kleine Untereinheit des Rubisco ersetzt, sondern Rubisco-Proteine über einen unerwarteten Mechanismus miteinander verknüpft. Die Ergebnisse der Forschenden des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried bei München gemeinsam mit Kollegen von der Australian National University sind im Fachjournal Nature (DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-0880-5) veröffentlicht und könnten zur Entwicklung von Pflanzen mit einer effizienteren Photosynthese und somit höheren Ernteerträgen führen.

Quelle: MPI für Biochemie

Wie man Algen zum Gewässerschutz und zur Rückgewinnung von Phosphor einsetzen kann, untersucht ein Team der Technischen Hochschule Mittelhessen. Das Forschungsvorhaben trägt den Titel „Algenbiotechnologie in Abwasserreinigungsanlagen – Phosphorrecycling und Energiegewinnung“. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 725.000 Euro gefördert. Projektleiter ist Prof. Dr. Ulf Theilen, Sprecher des Kompetenzzentrums für Energie- und Umweltsystemtechnik (ZEuUS) der TH. Untersucht werden zwei Schwerpunkte: Um die Nährstoffe zu eliminieren sollen Algen eingesetzt werden, um die in Abwässern enthaltenen Phosphor- und Stickstoffreste zu entfernen. Die dabei erzeugte Algenbiomasse soll in einem Recyclingprozess genutzt werden. Ziel ist es, auf diesem Weg ein Konzept für die großtechnische Anwendung zu entwickeln.

Quelle: TH Mittelhessen

Für einen der wichtigsten Wachstumsprozesse auf der Erde – die Holzbildung – sind sogenannte zweigesichtige Stammzellen verantwortlich: Sie bilden nicht nur den Ausgangspunkt für die Entstehung von Holz, sondern auch für die Erzeugung von pflanzlichem Bast, indem sie sich abwechselnd zu Holz- und Bastzellen weiterentwickeln. Das konnte ein Team von Forschenden unter der Leitung von Dr. Thomas Greb, Heisenberg-Professor an der Uni Heidelberg, mithilfe neuer experimenteller Werkzeuge zeigen. Die Forschenden vom Centre for Organismal Studies (COS) haben dazu bestimmte Zelltypen in der Wachstumsschicht von Pflanzen, dem Kambium, markiert und untersucht und ihre Ergebnisse im Fachjournal Development (DOI: https://doi.org/10.1242/dev.171355) veröffentlicht, in dem auch ein englisches Interview mit zwei der Autoren erschien (DOI: https://doi.org/10.1242/dev.174979).

Quelle: Uni Heidelberg

Vom 9. bis 12. Juli 2019 laden die International Association of Bryologists (IAB), die International Molecular Moss Science Society (iMOSS) und die Spanish Bryological Association (Sociedad Española de Briología, SEB) zum Joint IAB/iMOSS Bryophyte Meeting. Den Frühbucherrabatt für den im Königlichen Botanischen Garten (CSIC) im Spanischen Madrid stattfindenden Kongress sichert man sich bei Anmeldung bis zum 15. April. Abstracts werden noch bis 31. Mai angenommen. Weitere Details auf der Website.

Quelle: Tagungswebsite

Einen neuen Fachinformationsdienst zur organismischen Biodiversitätsforschung names BIOfid baut derzeit ein Team aus Naturforscher*innen, Informatiker*innen und Bibliothekar*innen auf. Dazu bittet es explizit alle Gefäßpflanzenforscher*innen um Teilnahme an einer Umfrage, um die zukünftige semantische Suche zu gestalten. Der Fachinformationsdienst Biodiversitätsforschung befindet sich seit 2017 im Aufbau. Das Vorhaben ist eine interdisziplinäre Kooperation zwischen der Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg, der AG Texttechnologie am Institut für Informatik und Mathematik der Goethe-Universität sowie der Frankfurter Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung. Mit der Digitalisierung bisher schwerzugänglicher deutschsprachiger Literatur, vornehmlich des 20. Jahrhunderts, werden in einem Pilotprojekt zunächst Biodiversitätsdaten von Vögeln, Schmetterlingen und Gefäßpflanzen mobilisiert und geeignete und nachnutzbare Text-Mining-Tools entwickelt. Über eine semantische Suchmaschine sollen Nutzer*innen zudem Daten aus dem Textkorpus direkt abfragen können. Um diese semantische Suche besser an den Ansprüchen zukünftiger Nutzer*innen ausrichten zu können, möchte Dr. Christine Driller Sie gezielt um Unterstützung bitten. Dazu hat das Netzwerk nun eine Onlinebefragung gestartet.

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Um einen fundierten Überblick über den aktuellen Stand des Wissens zu bekommen und die gesellschaftlichen Leistungen des Ökolandbaus differenziert zu bewerten, hat das Thünen-Institut zusammen mit anderen Forschungspartnern die wissenschaftliche Literatur zu diesem Thema ausgewertet. Besonderes Augenmerk wurde auf die Bereiche Wasserschutz, Bodenfruchtbarkeit, biologische Vielfalt, Klimaschutz und -anpassung, Ressourceneffizienz und Tierwohl gelegt. Für die Studie wurden 528 Veröffentlichungen ausgewertet, in denen insgesamt 33 Vergleichsparameter zwischen ökologisch und konventionell wirtschaftenden Betrieben betrachtet wurden. Die Ergebnisse der Studie wurden als Thünen Report 65 (pdf) veröffentlicht.

Quelle: Thünen-Institut

Welchen Waldanteil Landschaften aufweisen müssen, um unterschiedlichen Vogelarten ausreichend Lebensraum zu bieten, haben Forschende der Arbeitsgruppe für Bedrohte Arten der Uni Göttingen haben im Südwesten Kameruns untersucht. In der Fachzeitschrift Biological Conservation  (DOI: doi.org/10.1016/j.biocon.2018.12.001) schildern sie, dass der Waldanteil nicht unter 40 Prozent sinken sollte, wenn drastische Verluste der Vogelartenvielfalt vermieden werden sollen. Die Studie belegt aber auch, dass stark spezialisierte Vogelarten bereits ab Waldanteilen unter 70 Prozent deutlich zurückgehen und durch Generalisten ersetzt werden, also von Vögeln, die in verschiedenen Lebensräumen zuhause sind.

Quelle: Uni Göttingen