Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #4 (2020)

Unter der Samenhülle verbergen sich zwei genetisch verschiedene Organismen, die miteinander kommunizieren müssen. Dies hat mit dem besonderen Fortpflanzungsweg der Blütenpflanzen zu tun. Wie Forschende der Universitäten Hohenheim in Stuttgart, Genf, Lausanne und federführend der Universität Lyon herausfanden, basiert die Kommunikation des Embryos und des ihn umgebenden Endosperms auf Peptidhormonen. Sie funktioniert deshalb grundlegend anders als die meisten bisher erforschten Steuerungsmechanismen von Pflanzen. Ihre Ergebnisse präsentieren die beteiligten Forschenden im Wissenschaftsmagazin Science (https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaz4131).

Quelle: Uni Hohenheim

Manche Pilze verstecken sich vor dem pflanzlichen Immunsystem, indem sie einige ihrer Chitin-Bausteine modifizieren: es entsteht Chitosan. Forschende der Universität Münster haben jetzt herausgefunden, dass Pflanzen auf ein ganz bestimmtes Muster in diesem Chitosan mit einer Stimulierung ihres Immunsystems reagieren, wie sie im Fachmagazin Journal of the American Chemical Society (DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.9b11466) bersichten. Sie arbeiten nun daran, ein Immunstimulans für Pflanzen zu entwickeln, um den Einsatz chemischer Pestizide in der Landwirtschaft verringern zu können.

Quelle: Uni Münster

Die Natur ist eine unerschöpfliche Quelle für therapeutisch wirksame Substanzen. Allerdings gleicht die Fahndung nach einem passenden Wirkstoff gegen eine bestimmte Erkrankung oft der berühmten Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen. Jetzt ist es einem internationalen Forscherteam aus den USA, Frankreich, Spanien, Italien und der Medizinischen Hochschule Hannover, Deutschland, gelungen, gleich zwei Verbindungen zu entdecken, die das als Fibrose bekannte krankhafte Wachstum des Herzmuskels verhindern und gleichzeitig dafür sorgen, dass sich das Herz in der sogenannten diastolischen Pumpphase entspannen und wieder mit Blut füllen kann. Das haben sie im Tiermodell belegt. Die Studie wurde von dem Institut für Molekulare und Translationale Therapiestrategien der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) durchgeführt. Die Ergebnisse hat jetzt die Fachzeitschrift Circulation (DOI: https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.119.042559) veröffentlicht.

Quelle: MHH

Eisenmangel ist ein kritischer Umstand für Pflanzen, auf den sie mit speziellen genetischen Programmen reagieren. Mit Methoden der Künstlichen Intelligenz hat ein Forschungsteam um Prof. Dr. Petra Bauer vom Institut für Botanik der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und Prof. Dr. Shin-Han Shiu vom Department of Plant Biology der MSU ein Vorhersageverfahren entwickelt und damit Kandidaten für diese spezielle cis-regulatorische Elemente (CRE) identifiziert, die in Pflanzenwurzeln bei regulatorischen Prozessen bei Eisenmangel aktiv sein können. Damit können nun regulatorische Genabschnitte vorhergesagt werden. Die Ergebnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift Plant Physiology (DOI: https://doi.org/10.1104/pp.19.00760). „Die gefundenen CREs können von Züchtern genutzt werden, um die Eisenaufnahme in neuen Pflanzensorten gezielt zu steigern“, betont Prof. Bauer. Ihre Mitarbeiterin und Erstautorin der Studie Dr. Birte Schwarz ergänzt: „So kann eine bessere Eisenversorgung gewährleistet werden und eine bessere Anpassung der Pflanzen auch an schlechte Böden.“

Quelle: HHU

Im Kampf gegen den Klimawandel sind neue Techniken gesucht. Würzburger Bioinformatiker haben jetzt möglicherweise einen Weg gefunden, der Pflanzen in die Lage versetzt, mehr Kohlendioxid zu binden.

Quelle: Uni Würzburg

Die Entwicklung von Next-Generation-Sequencing (NGS) hat es Forschern ermöglicht, Genome zu untersuchen, die zuvor als zu komplex oder aufgrund ihrer Größe als zu teuer galten. Trotzdem ist die Analyse komplexer Pflanzengenome, die oft einen enormen Anteil an repetitiven Sequenzen besitzen, noch immer eine Herausforderung. Daher haben Bioinformatiker des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben, der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) nun „Kmasker plants“ entwickelt – ein Bioinformatik-Tool, welches durch die Identifizierung repetitiver Sequenzen die Analyse von Pflanzengenomen vereinfacht. Es baut auf die Identifizierung von k-meren (Nukleotidsequenzen einer bestimmten Länge ‚k‘) auf. Das Werkzeug wurde unter dem Namen „Kmasker plants“ im Fachmagazin The Plant Journal (DOI: https://doi.org/10.1111/tpj.14645) veröffentlicht. „Kmasker plants“ steht als Webservice zur Verfügung oder kann installiert werden via: https://github.com/tschmutzer/kmasker.

Quelle: IPK (pdf)

Fast die Hälfte der derzeitigen Nahrungsmittelproduktion ist schädlich für unseren Planeten – sie führt zum Verlust biologischer Vielfalt, setzt den Ökosystemen zu und verschärft die Wasserknappheit. Kann das gutgehen, angesichts einer weiter wachsenden Weltbevölkerung? Eine neue Studie im Fachmagazin Nature Sustainability (https://www.nature.com/articles/s41893-019-0465-1) untersucht umfassende Lösungsvorschläge, wie man 10 Milliarden Menschen innerhalb der Belastungsgrenzen unseres Planeten ernähren kann. Eine angemessene und gesunde Ernährung für jeden Menschen bei weitgehend intakter Biosphäre erfordert nicht weniger als eine technologische und soziokulturelle Kehrtwende, resümieren die Forschenden unter der Leitung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK).

Quelle: PIK