Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #46 (2019)

Die sequenzierten Genome zweier Zieralgen brachten drei erstaunliche Ergebnisse zutage: Die Alge Spirogloea muscicola bildet nicht nur eine neue Unterklasse (Spirogloeophycidae) innerhalb der Zierlagen, sondern entpuppte sich auch die nächste lebende Verwandte von Landpflanzen, wie z.B. Moose, Farne oder Samenpflanzen. Die Genome dieser und einer weiteren terrestrisch lebenden Zieralge hielten noch noch eine weitere Überraschung bereit. „Wir fanden nicht nur Gene, die sonst nur bei Landpflanzen vorkommen, sondern konnten für zwei Genfamilien nachweisen, dass sie von Bodenbakterien durch horizontalen Gentransfer in die Algen gelangten“, erklärt Prof. Dr. Michael Melkonian von der Universität Duisbur-Essen (UDE). Diese Gene spielen heute eine wichtige Rolle bei der Antwort von Pflanzen auf Trockenstress. Das internationale Team von Wissenschaftlern unter Leitung von Prof. Melkonian veröffentlichte seine Ergebnisse im Fachmagazin Cell (DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.10.019).

Quelle: UDE

Eine interdisziplinäre Übersichtsarbeit beleuchtet die Domestizierungsgeschichte der Pflanzengattung Erythroxylum und untersucht zahlreiche mögliche positive Anwendungsgebiete von Erythroxylum, etwa als Arzneimittel. Die Überblicksarbeit veröffentlichten Wissenschaftler*innen um Dr. John D’Auria vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Zusammenarbeit mit Kolumbianischen Forschenden in der Zeitschrift Molecules (DOI: https://doi.org/10.3390/molecules24203788). Sie hoffen, durch die Beleuchtung der vielen – positiven – potentiellen Anwendungsgebiete von Erythroxylum-Arten einen neuen Dialog über die kontroverse Gattung anzustoßen.

Quelle: IPK (pdf)

Wenn Staaten weniger Regenwald abholzen, wird dies von den Vereinten Nationen finanziell belohnt. Die Länder müssen dabei selbst belegen, wie viel Wald erhalten wurde. Die Kosten für diesen Nachweis können jedoch höher sein als die zu erwartenden Bonuszahlungen. Gleichzeitig werden Länder benachteiligt, die ihre Naturwälder schon lange schützen. Dies zeigt Prof. Dr. Michael Köhl von der Universität Hamburg in einer aktuellen Studie im Fachjournal Environmental Economics.

Quelle: Uni Hamburg

Mikrobiologinnen und -biologen haben einen vor 56 Jahren beschriebenen Stoffwechselweg, den β-Hydroxyaspartat-Zyklus, wiederentdeckt, der eine wichtige Rolle beim mikrobiellen Abbau der Algenbiomasse im Ozean spielt. In diesem wird Glycolsäure verstoffwechselt, das als direktes Nebenprodukt der Photosynthese im Phytoplankton entsteht. Die Aufklärung der genauen Abläufe auf molekularer Ebene bis hin zum Nachweis der weltweiten Verbreitung liefern wertvolle Informationen für künftige Berechnungen der Kohlendioxid-Bilanz der Weltmeere. Ihre Publikation veröffentlichten die Forschenden der Max-Planck-Institute für terrestrische Mikrobiologie in Marburg und für marine Mikrobiologie in Bremen (MPI Bremen) im Fachjournal Nature (DOI 10.1038/s41586-019-1748-4). Das MPI bietet auf seiner Website auch ein Erklärvideo an.

Quelle: MPI Bremen

Beim Brand einer Mühle im baden-württembergischen Lobenhausen gelangten im August 2015 größere Mengen mit Kunstdünger verunreinigten Löschwassers in die Jagst. Dadurch verendeten Tausende von Fischen. Gleichzeitig bewirkte die in den Düngemitteln enthaltene Stickstoffverbindung Ammoniumnitrat eine massenhafte Vermehrung der Algen, die nun im Detail hinsichtlich der Menge wie auch der Zusammensetzung des Mikroplanktons untersucht wurde. Die Forschenden setzten dabei Methoden der genetischen Hochdurchsatzsequenzierung ein, um die Arten und relative Individuenzahlen zu bestimmen. Insgesamt habe der Dünger die Menge des pflanzlichen Planktons deutlich gesteigert. „Die Jagst war von vornherein ein sehr nährstoffreiches Gewässer. Wir hatten nicht erwartet, dass zusätzliche Nährstoffe aus den Düngemitteln das Algenwachstum so stark fördern“, erklärt Julia Kleinteich, Wissenschaftlerin im Team um Professorin Christiane Zarfl vom Zentrum für Angewandte Geowissenschaften der Universität Tübingen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachjournal Limnology and Oceanography (DOI: doi.org/10.1002/lno.11352). „Der Jagstunfall, bei dem nur zusätzlicher Stickstoff, nicht aber Phosphor ins Wasser gelangte, macht deutlich, dass möglicherweise auch der Stickstoffeintrag begrenzt werden muss, um problematische Algenblüten zu vermeiden“, folgert Kleinteich.

Quelle: Uni Tübingen

Eine Million Arten sind vom Aussterben bedroht, viele davon bereits in den nächsten Jahrzehnten. Das sind mehr als jemals zuvor gemessen. Dieser beispiellose Verlust der Artenvielfalt gefährdet wertvolle Ökosysteme und das menschliche Wohlergehen. Doch was hindert uns daran, Erkenntnisse aus der Naturschutzforschung in die Praxis umzusetzen? Zu diesem Thema hat die Fachzeitschrift Biological Conservation eine Sammlung von 14 Beiträgen veröffentlicht. Ein Team um Bea Maas vom Department für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien zeigt im Leitartikel (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006320719315708), warum fachübergreifende Zusammenarbeit entscheidend für den Schutz der globalen Artenvielfalt ist.

Quelle: Uni Wien

Im Rahmen der Landesinitiative „Integrative Taxonomie“ zur Vermittlung und Stärkung von Artenkenntnis und biologischer Vielfalt richten das Staatliche Museum für Naturkunde Stuttgart und die Universität Hohenheim ein Promotionskolleg zum Thema „Biodiversitätswandel in Raum und Zeit“ ein. Das Promotionskolleg wird das neue „Zentrum für Integrative Taxonomie“ ergänzen. Das Staatliche Museum für Naturkunde Stuttgart (SMNS) und die Universität Hohenheim werden zukünftig verstärkt die dringend benötigten Artenkenner ausbilden und mit einem gemeinsamen Promotionskolleg zum Thema „Biodiversitätswandel in Raum und Zeit“ die Forschung und Ausbildung im Bereich der Taxonomie voranbringen. Wissenschaftliches Ziel des Promotionskollegs ist die Analyse des aktuellen Zustands der Biodiversität, die Untersuchung wesentlicher Faktoren, die für den zeitlichen und räumlichen Wandel der Biodiversität verantwortlich sind sowie die Erstellung von Prognosen für die zukünftige Entwicklung.

Quelle: SMNS

Einer der 16 neu von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligten Graduiertenkollegs (GRK) thematisiert „die Rolle von Biota im Kohlenstoffkreislauf von Ästuaren“. Das GRK untersucht den Beitrag verschiedener Organismen wie Pflanzen, Tiere und Mikrobiota zum Kohlenstoffkreislauf in Flussmündungsgebieten, Ästuare genannt. Die Interaktionen dieser Biota beeinflussen den Kohlenstoffkreislauf durch Produktion, Transport und Abbau von organischem Material auch indirekt, was bisher kaum untersucht wurde. Das Kolleg konzentriert sich auf das Ästuar der Elbe als Modellsystem und untersucht es umfassend mit ökologischen, biochemischen und molekularen Ansätzen. Sprecher des GRK ist Prof. Dr. Kai Jensen vom Lehrstuhl Angewandte Pflanzenökologie der Universität Hamburg. Die Expertise des Teams der Uni Hamburg in Ökologie, Mikrobiologie, Molekularer Physiologie, Ökosystemmodellierung sowie Biogeochemie wird - wie die Uni berichtet - komplettiert durch Kooperationen mit dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, dem Institut für Küstenforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht, dem MPI für Meteorologie sowie der Bundesanstalt für Wasserbau. Graduiertenkollegs bieten Doktorandinnen und Doktoranden die Möglichkeit, in einem strukturierten Forschungs- und Qualifizierungsprogramm auf hohem fachlichem Niveau zu promovieren.

Quelle: DFG

Am Massachusetts Institute of Technology, MIT, überzeugte ein studentisches Team mit ihrer plastikzersetzenden Grünalge (siehe Meldung vom 25.10.2019) die Jury bei einem internationalen Wettbewerb im US-amerikanischen Boston. Beim iGEM-Wettbewerb (international Genetically Engineered Machine) belegte das Team der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) in der Kategorie „Undergrad“ den dritten Platz. Zudem siegten die Studierenden in den Kategorien „Bestes Pflanzenprojekt in der synthetischen Biologie“, „Bestes Wiki“, „Bestes Poster“ und „Bestes Umweltprojekt“. Der Wettbewerb nimmt Projekte aus der Synthetischen Biologie in den Blick und richtet sich an den wissenschaftlichen Nachwuchs. In den vergangenen Monaten hat das TUK-Team eine Grünalge entwickelt, die das Plastik PET abbaut, Polyethylenterephthalat.

Quelle: TUK

In einem weltweiten Wettbewerb sucht das Bundesumweltministerium ab sofort nach den besten Ideen für den internationalen Klimaschutz. Ziel ist es, in Entwicklungs- und Schwellenländern Treibhausgasemissionen zu reduzieren, die Anpassung an den Klimawandel zu fördern und die Biodiversität zu erhalten. Gesucht werden Ideenskizzen für Programmvorhaben in 13 Themenschwerpunkten. Dazu zählen bei diesem Förderaufruf unter anderem die Digitalisierung des Verkehrs, die nachhaltige Ausrichtung internationaler Finanzströme, der internationale Schutz der Wälder sowie verschiedene Themen zum Schutz der Biodiversität. Insgesamt 240 Millionen Euro stehen aus Mitteln der Internationalen Klimaschutzinitiative (IKI) für Projekte zur Umsetzung des Pariser Klimaabkommens und für Biodiversitätsprojekte zur Verfügung. Die für Pflanzenforscher*innen relevanten der insgesamt 13 Schwerpunkte im aktuellen Themen-Call sind

• Aktivitäten zur VN Dekade zur Wiederherstellung von Ökosystemen, Schwerpunkt Wald
• Erhalt und Wiederherstellung von Moorökosystemen
• Schutz der terrestrischen und marinen Biodiversität
• Schutz der Bestäuber- und Insektenvielfalt
• Kapazitätsaufbau zur Umsetzung der Arbeitsprogramme des Weltbiodiversitätsrats (IPBES)

Quelle: BMU

Die App „Flora Incognita“ setzt erstmals in Deutschland auf breiter Ebene Künstliche Intelligenz für die Pflanzenbestimmung ein. Zum Einsatz kommen dabei Verfahren zur Bildverarbeitung und Mustererkennung, die auch zur automatisierten Gesichtserkennung genutzt werden. Anhand der App wird Pflanzenwissen für Menschen jeden Alters mit und ohne botanische Vorkenntnisse verfügbar. Nun geht das gleichnamige Projekt der Technischen Universität Ilmenau und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in die zweite Runde: Bis 2024 fördert das Bundesumweltministerium die Weiterentwicklung von „FloraIncognita“ mit 2,38 Millionen Euro im Bundesprogramm Biologische Vielfalt, das Bundesamt für Naturschutz (BfN) begleitet das Projekt inhaltlich.

Quelle: BfN