Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #49 (2019)

Die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie ist für das Leben unerlässlich. In einer der größten Simulationen eines Biosystems weltweit haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diesen komplexen Prozess an einem Bestandteil eines Bakteriums nachgeahmt – am Computer, Atom um Atom. Dieim Fachjournal Cell veröffetnlichte Arbeit (DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.10.021) ist ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Photosynthese in einigen biologischen Strukturen. An der internationalen Forschungskooperation unter Leitung der University of Illinois war auch ein Team der Jacobs University Bremen beteiligt.

Quelle: Jacobs University

Johanniskraut (Hypericum perforatum) ist eine uralte medizinische Pflanze. Bekannt ist sie für die milde antidepressive Wirkung ihres bioaktiven Stoffes Hypericin, welches in den dunklen Drüsen der Pflanze produziert wird. Forschende des Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) haben in der Johanniskrautblüte Gene identifiziert, welche an der Entwicklung der dunklen Drüsen und der Biosynthese von Hypericin beteiligt sind. Sie publizierten ihre Ergebnisse im Plant Biotechnology Journal (DOI: https://doi.org/10.1111/pbi.13141), schreibt das IPK beim Informatiuonsdienst Wissenschaft (idw).

Quelle: IPK beim idw

Der Klimawandel führt zu immer intensiveren Dürreperioden in Europa. Die Trockenheit setzt auch den Wäldern stark zu. Schon seit längerem überlegen sich Waldschützer ganz genau, welche Bäume sie für die Aufforstung pflanzen sollen. Forscher vom Institut für Ökologie, Evolution und Diversität der Goethe-Universität Frankfurt am Main haben nun Gene in Eichen identifiziert, die die Bäume resistenter gegen die Dürre machen könnten. Die Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachmagazin Plant Gene (DOI: https://doi.org/10.1016/j.plgene.2019.100193). Das berichtet die Universität beim Informationsdienst Wissenschaft (idw).

Quelle: Uni Frankfurt beim idw

Eine der sieben heute von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) neu geförderten Forschungsgruppen untersucht wie sich die chemischen Bestandteile in Pflanzen, die in einzelnen Arten, Geweben und während der Saison schwanken, auf deren Umwelt auswirkt. Also wie die Chemodiversität die mit den Pflanzen verbundenen Mutualisten, Antagonisten, Nahrungsnetze und letztendlich die Biodiversität beeinflussen. Die neue Forschungsgruppe will diese Chemodiversität besser verstehen, etwa inwieweit sie innerhalb von Pflanzenindividuen, zwischen Individuen einer Population und zwischen Populationen variiert. Sprecherin ist Prof. Dr. Caroline Müller von der Universität Bielefeld, die auch unsere Generalsekretärin ist.

Quelle: DFG

Evolutionsbiolog*innen haben dreidimensionale Blütenformen von 30 Pflanzenarten einer tropischen Pflanzengruppe (Merianieae) aus den Anden analysiert. Wie sie herausfanden haben sich Blütenformen im Laufe der Evolution modular an die unterschiedlichen Bestäuber angepasst. Das schildern Teams um Agnes Dellinger und Jürg Schönenberger von der Universität Wien im Fachjournal Communications Biology (DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-019-0697-7). Die ersten Blütenpflanzen sind bereits vor mehr als 140 Millionen Jahren entstanden und mit zumindest 300.000 Arten die mit Abstand größte Pflanzengruppe. Die Forschenden halten Modularität für den zugrunde liegenden Mechanismus, dass sich im Laufe der #Evolution Blütenformen und –größen an so unterschiedliche Bestäuber wie etwa Bienen, Fliegen, Schmetterlinge, Kolibris oder Fledermäuse anpassen konnten.

Quelle: Uni Wien

Am Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. ist das Projekt „SALBES“ gestartet. Gemeinsam mit Partnern aus Deutschland, Estland, Österreich und der Schweiz sollen in den nächsten drei Jahren Konzepte für den Schutz der Biodiversität in vier beispielhaften Agrarlandschaften Europas entstehen. Mit computergestützten Modellen blicken die Forschenden hierzu in die Zukunft der Landwirtschaft und berechnen, wie sich landwirtschaftliche Intensivierung, Klimawandel und Artenschutz zukünftig besser in Einklang bringen lassen. Koordiniert wird das Projekt vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V.

Quelle: ZALF

Die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina hat gemeinsam mit der DFG und der Union der deutschen Akademien der Wissenschaften Wege zu einer wissenschaftlich begründeten, differenzierten Regulierung genomeditierter Pflanzen in der EU vorgeschlagen. Um dies zu erreichen, empfehlen sie eine Novellierung des Europäischen Gentechnikrechtes. Dazu braucht es einen von Grund auf neuen Rechtsrahmen, eine Erleichterung der Freilandforschung, eine differenzierte Diskussion der Züchtungsverfahren und Wahlfreiheit für Verbraucher*innen. Dabei seien Innovationspotentiale verantwortungsvoll auszuschöpfen.

Quelle: Leopoldina

Wie Forscherinnen mit rechnergestützen Modellierungen herausfanden, entstand der C4-Zyklus der Photosynthese im Laufe der Evolution über 62-mal unabhängig voneinander in 19 verschiedenen Pflanzenfamilien. Er führt zu einer verstärkten Photosynthese. Mit Constraint-basierter Modellierung (CBM) kitzelten sie heraus, welche Faktoren zur Entwicklung der C4-Eigenschaft beigetragen haben. Das belegen Dr. Mary-Ann Blätke vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben und  Prof. Dr. Andrea Bräutigam von der Universtät Bielefeld im Fachmagazin eLife (DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.49305). Die Studie zeigt, wie wirkungsvoll CBM für die Erforschung der Evolution komplexer Eigenschaften in Pflanzen ist. Gleichzeitig ebnet die erfolgreiche Analyse des C4-Entwicklungsprozesses den Weg für eine detailliertere Untersuchung der C4-Evolution und des C4-Stoffwechsels, und beleuchtet neue Ziele für die Zucht von C4-Nutzpflanzen, wie beispielsweise Mais.Das meldet das IPK beim Informationsdienst Wissenschaft (idw).

Quelle: IPK beim idw

Forschungsteams beschreiben in der kommenden Ausgabe des Fachmagazins PNAS, dass ein Pilz in der Tataren-Aster (Aster tataricus) diejenigen bioaktiven Stoffe bildet, weswegen sie in der traditionellen chinesischen Medizin als Heilpflanze genutzt wird. Dem Wirkstoff Astin werden auch in der Krebsforschung vielversprechende Eigenschaften zugeschrieben. Doch die Astine produziert die Pflanze nicht selbst, wie lange angenommen wurde, sondern sie stammen von einem Pilz, der im Gewebe ihrer Blütenstände lebt. Das haben Dr. Thomas Schafhauser und Professor Wolfgang Wohlleben von der Universität Tübingen gemeinsam mit Dr. Linda Jahn, Professorin Jutta Ludwig-Müller und Professor Karl-Heinz van Pée von der TU Dresden in einem internationalen Team herausgefunden. Dem Team ist es gelungen, den betreffenden Pilz Cyanodermella asteris zu isolieren und unabhängig von der Wirtspflanze in Nährlösung zu kultivieren. Dadurch hat es die Grundlagen für eine bio-technologische Herstellung der Astine in größerem Maßstab gelegt. Die Forschenden gehen davon aus, dass Pilz und Pflanze hier im Sinne einer Symbiose zu beiderseitigem Vorteil zusammenarbeiten und die Pflanze ein Signal zur Herstellung des Astins A gibt oder selbst das Astin aus dem Pilz weiter verarbeitet. Solche über eine Art hinausgehenden Stoffwechselwege, die die Symbiose zwischen zwei oder mehr biologischen Partnern erfordern, seien bisher weitgehend unerforscht.

Quelle: TU Dresden

Wäldchen umgeben von Ackerland haben pro Fläche mehr Nutzen für den Menschen als große Wälder, wie Forschende im Fachmagazin Journal of Applied Ecology (DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2664.13537) beschreiben. Auch wenn kleine Wälder, manchmal kleiner als ein Fußballfeld, in der Agrarlandschaft leicht übersehen werden, können sie mehr Kohlenstoff im Oberboden speichern, sind besser für die Jagd geeignet und beherbergen weniger Zecken als große Wälder. An der Studie waren auch Forschende des Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) beteiligt.

Quelle: ZALF

Ein einzelner, über die Luft verbreiteter Duftstoff kann ausreichen, um in Süßkartoffeln Abwehrmechanismen gegen pflanzenfressende Insekten auszulösen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben diesen Duftstoff nun identifiziert. Im Fachjournal Scientific Reports (DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-53946-0) zeigen sie, dass dieser Mechanismus nicht nur auf die befallene Pflanze begrenzt ist, sondern auch benachbarte, noch nicht befallene Pflanzen wappnen kann. Die Reaktion ist aber nicht bei allen Pflanzensorten zu beobachten, sondern spezifisch. Die Ergebnisse der Forschernden des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena sind für die Züchtung resistenter Süßkartoffelsorten von Interesse.

Quelle: MPI für Chemische Ökologie

Durch Brandstiftung entstandene Feuer haben seit Juli dieses Jahres 1,4 Millionen Hektar des tropischen Trockenwaldes Chiquitano zerstört. In einem an die Fachzeitschrift Science (DOI: https://doi.org/10.1126/science.aaz7264) gerichteten Schreibens, schildern Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Humboldt-Universität zu Berlin sowie anderer deutscher und bolivianischer Forschungsinstitute den hohen Stellenwert dieses dramatischen Ereignisses für Biodiversität und Ökosystemdienstleistung. Sie empfehlen der neuen bolivianischen Regierung eine Revidierung der Gesetze, die solche Umweltkatastrophen begünstigt haben. Der Chiquitano-Trockenwald ist der weltweit besterhaltene tropische Trockenwald und nur noch in Bolivien zu finden. Er verbindet den Amazonas-Regenwald mit dem Gran Chaco und Pantanal und zeichnet sich durch eine große biologische Vielfalt aus – hier sind tausende von Tier- und Pflanzenspezies beheimatet und viele von ihnen existieren nur an diesem Ort, wobei zahlreiche andere Arten noch nicht einmal entdeckt sind.

Quelle: HU Berlin

Die heutige Landwirtschaft wird von vielen Seiten kritisiert. Dabei wird oft nur gesagt, was Landwirtschaft nicht (mehr) tun soll. Orientierung für Landwirte, Politik und Gesellschaft hingegen können Bilder liefern, die eine wünschenswerte Landwirtschaft beschreiben. Die Deutsche Agrarforschungsallianz (DAFA) hat daher ihr diesjähriges Strategisches Forum am 18. und. 19. November genutzt, um Zielbilder mit der Perspektive 2049 zu entwickeln. Dabei gab es vorwiegend Übereinstimmung unter den gut einhundert Teilnehmenden aus Politik, Forschung und Verbänden: Die Landwirtschaft der Zukunft arbeitet mit geschlossenen Stoffkreisläufen, hat einen engen regionalen Bezug, hält weniger Tiere ohne Antibiotika und in viel besseren Ställen, schützt die Biodiversität und das Klima und erhält dafür angemessene Preise, was ein Umdenken bei der Ernährung und eine andere Agrarpolitik voraussetze.

Quelle: DAFA

Die Raupen vieler Falter verursachen Schäden an Kulturpflanzen. Pestizide schaffen zwar Abhilfe, allerdings stehen sie stark in der Kritik. Pheromone bieten eine nach-haltige, jedoch teure Alternative. Ein neues Herstellungsverfahren soll ihre Kosten reduzieren und sie konkurrenzfähig machen. Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP widmen sich im EU-Projekt OLEFINE der Nachhaltigkeit und Ökobilanzierung.

Quelle: Fraunhofer