Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #20 (2020)

Die Samen von Jojoba sind eine der weltweit einzigen bekannten nachhaltigen Quellen für Flüssigwachsester. „Jojoba ist die einzige uns bekannte Pflanze, die in der Lage ist, diese Wachse im Samen zu speichern," sagt Dr. Ljudmilla Borisjuk, Leiterin der Forschungsgruppe Assimilat Allokation und NMR am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben. Das flüssige Wachs wird üblicherweise als Jojobaöl bezeichnet. Jojobaöl hat mehrere Vorteile und findet in Pharmazie, Kosmetik und Haarpflegeprodukten eine breite Verwendung. Ein internationales Team von Wissenschaftlern (USA, Deutschland und China) hat nun seine Kräfte gebündelt, um Transkriptom, Proteom und Lipidom von Jojobasamen umfassend zu untersuchen. Am 11. März haben sie über die Sequenzierung des 887 Megabasen (Mb) großen Jojoba-Genom in der Zeitschrift Science Advances (DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aay3240) berichtet. Heute stellte das IPK die Studie der Öffentlichkeit vor.

Quelle: IKP (pdf)

Katzenminze ist für ihre berauschende Wirkung auf Katzen bekannt. Dafür verantwortlich ist der Duftstoff Nepetalacton, ein flüchtiges Iridoid. Ein internationales Forschungsteam fand jetzt mittels Genomanalysen heraus, dass die Fähigkeit, Iridoide zu bilden, bei den Vorfahren der Katzenminzen im Laufe der Evolution schon verloren gegangen war. Die Nepetalacton-Biosynthese in der Katzenminze ist also das Resultat einer „wiederholten Evolution“, allerdings mit dem Unterschied, dass sich dieses besondere Iridoid in der chemischen Struktur und den Eigenschaften sowie seiner ökologischen Funktion von anderen chemischen Verbindungen aus dieser Naturstoffgruppe grundlegend unterscheidet. Das schildern Forschende des Max-Planck-Instituts (MPI) für chemische Ökologie im Fachjournal Science Advances (DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aba0721).

Quelle: MPI für chemische Ökologie

Das Erbgut der fleischfressenden Pflanzen Venusfliegenfalle, Sonnentau und Wasserfalle ist entschlüsselt. Venusfliegenfalle, Sonnentau und Wasserfalle besitzen trotz ihrer unterschiedlichen Lebensweisen und Fangmechanismen eine übereinstimmende „Basis-Ausstattung“ von Genen, die für die fleischfressende Lebensweise, die Karnivorie, essenziell sind. „Die Funktion dieser Gene steht im Zusammenhang mit der Fähigkeit, Beutetiere zu spüren, zu verdauen und ihre Nährstoffe zu verwerten“, erklärt Pflanzenwissenschaftler Rainer Hedrich. „Den Ursprung der Karnivorie-Gene konnten wir auf ein Duplikationsereignis zurückverfolgen, das vor vielen Millionen Jahren im Erbgut des letzten gemeinsamen Vorfahren der drei karnivoren Spezies geschah“, sagt Jörg Schultz. Zu ihrer Überraschung stellten die Forscher der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg fest, dass die Pflanzen für die Karnivorie nicht besonders viele Gene brauchen. Stattdessen gehören die drei untersuchten Arten sogar zu den genärmsten Pflanzen, die man kennt. Drosera besitzt 18.111, Dionaea 21.135 und Aldrovanda 25.123 Gene. Die meisten Pflanzen haben dagegen zwischen 30.000 und 40.000 Gene. Ihre Ergebnisse publizierten die Forschenden in der Fachzeitschrift Current Biology (DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.04.051).

Quelle: JMU

Das kühlende Blätterdach der Bäume schützt Waldorganismen vor Temperaturextremen. Es hat einen wichtigen Einfluss auf ihre Anpassung an die Klimaerwärmung, weist eine internationale Studie unter Leitung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL nach, die heute im Fachjournal Science (DOI: https://doi.org/10.1126/science.aba6880) erscheint. Beteiligt waren auch Forschende der Uni Jena.

Quelle: WSL

Prof. Patrick Mäder und sein Forscherteam der Technische Universität Ilmenau erhielten den Thüringer Forschungspreis für Angewandte Forschung zum Thema „Künstliche Intelligenz revolutioniert die Pflanzenbestimmung“. Gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Biogeochemie Jena entwickelten die Ilmenauer Wissenschaftler die weltweit erste App zur Erkennung von Pflanzen mit einem intelligenten Bestimmungsprozess. Das Projekt Flora Incognita verbindet Smartphones, künstliche Intelligenz und Bürgerbeteiligung in einer App, die interaktiv und automatisch Pflanzen anhand von Bildaufnahmen erkennt. Mit jeder erfolgreichen Anwendung lernt die App dazu und verbessert ihre Genauigkeit. Gleichzeitig entstehen durch die Speicherung der erkannten Arten und Standorte wertvolle Datensätze, um Fragen des Artenschutzes und der Biodiversität zu beantworten. Die App wurde seit ihrer Veröffentlichung schon eine Million Mal heruntergeladen.

Quelle: TU Illmenau

Die Klimaerwärmung wird weltweit zu einer Zunahme von bodengebundenen Krankheitserregern für Pflanzen führen. Darunter sind auch Krankheiten wichtiger Nahrungs- und Arzneipflanzen, was langfristig die Ernährungssicherheit und Lebensqualität der Weltbevölkerung gefährden könnte. Zu diesem Ergebnis kommt eine experimentelle Studie unter Beteiligung von Wissenschaftler*innen des Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Universität Leipzig (UL) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), die im Fachmagazin Nature Climate Change (https://doi.org/10.1038/s41558-020-0759-3) veröffentlicht wurde. Die Forschenden bieten dazu auch ein Erklär-Video in englischer Sprache an (https://www.youtube.com/watch?time_continue=9&v=97lbPMh1YbU&feature=emb_logo).

Quelle: iDiv

Wie Pflanzen ihren Zuckerstoffwechsel mit Trehalose-6-phosphat (T6P), den Zuckertransport und die Reservestoffspeicherung regulieren, haben Franziska Fichtner, John Lunn und Kolleg*innen aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Mark Stitt vom Max-Planck-Institut (MPI) für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm untersucht. Bislang fehlte detailliertes Wissen, wie die T6P-Signalübertragung konkret funktioniert und wo sie stattfindet. Wie dies in Arabidopsis thaliana funktioniert, haben die Forschenden am 1. Mai im Fachjournal The Plant Cell (DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.19.00837) vorgestellt.

Quelle: MPI für Pflanzenphysiologie

Eine Forschungsallianz will den Weizen, unser wichtigstes Brotgetreide, an das sich ändernde Klima anzupassen und dürretoleranter zu machen. Dabei setzt es auf Erkenntnisse vom Roggen. Das jetzt gestarteten Projekt TERTIUS wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) gefördert. Gemeinsame Presseinformation der BLE, der Weizen-Initiative (WI) und des Julius Kühn-Instituts (JKI).

Quelle: JKI

Die Bundesregierung hat heute den neuen Bundesbericht Forschung und Innovation 2020 beschlossen. Der alle zwei Jahre erscheinende Bericht stellt die aktuellen Strukturen, Prioritäten und die Ziele der Forschungs- und Innovationspolitik in Deutschland dar. Dazu erklärt Ministerin Anja Karliczek vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): „Wir sind in Deutschland auch dank der staatlichen Forschungsförderung in vielen Innovations-Bereichen weltweit an der Spitze. Allerdings ist Erfolg in der Vergangenheit kein Garant für die Zukunft. Deutschland ist Innovationsland. Und wir wollen Innovationsland bleiben. Wir werden intensiv daran arbeiten müssen, dass wir die Innovationskraft unseres Landes erhalten können. Gerade weil wir mitten in der Pandemie stecken, müssen wir jetzt den Blick nach vorn richten. Wir wollen stärker aus der Krise herauskommen als wir reingegangen sind. Das können wir nur mit guter Bildung, intensiver Forschung und genügend Innovationskraft leisten. Deshalb werden die 20er Jahre das Jahrzehnt von Bildung, Forschung und Innovation sein."

Quelle: BMBF

Wie die Suche nach pflanzlichen Wirkstoffen mit neuartigen Strukturen und Wirkprinzipien erheblich erleichtert werden kann, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Leipzig (UL), des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) aufgezeigt. Anhand von Datenanalysen zu Verwandtschaft, Verbreitung und Inhaltsstoffen konnten sie Pflanzen ermitteln, die reich an anti-infektiven Substanzen sind. Erfasst wurden rund 7500 Pflanzenarten, denen insgesamt 16500 der in den Substanzdatenbanken notierten Metaboliten zugeordnet werden konnten. Knapp 2900 dieser Metaboliten waren nach aktuellem Wissensstand als Substanzen mit anti-infektiver Wirkung gegen Viren, Bakterien, Pilze oder Parasiten gelistet. Diese 2900 potentiellen Wirkstoffe werden von insgesamt 1600 der vorhandenen 7500 Arten produziert. Der von ihnen entworfene Ansatz ermöglicht Vorhersagen darüber, in welchen Pflanzengruppen und geografischen Gebieten eine besonders hohe Dichte an Arten mit heilenden Wirkstoffen zu erwarten ist. In derart modellierten Hotspots könnte die Suche nach neuen Medizinalpflanzen künftig gezielter erfolgen. Ihre Methode stellen sie im Fachjournal PNAS vor (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1915277117).

Quelle: Uni Leipzig

Ein Forschungsteam der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) und der Louisiana State University (USA) hat den molekularen Mechanismus der entzündungshemmenden Wirkung eines Naturstoffs aus Weihrauchharz aufgeklärt. Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Enzym 5-Lipoxygenase: Das normalerweise entzündungsfördernde Enzym wird durch den Naturstoff zu einem entzündungshemmenden Protein umprogrammiert, zeigen sie im Fachjournal Nature Chemical Biology (DOI: https://doi.org/10.1038/s41589-020-0544-7).

Quelle: FSU

Ein internationales Team um Michael Borg aus dem Labor von Frederic Berger am Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (GMI) herausgefunden, wie Pflanzen vergessen. Das Forschungsergebnis ist im Fachmagazin Nature Cell Biology (https://www.nature.com/articles/s41556-020-0515-y) publiziert.

Quelle: GMI

Fast drei Fünftel aller Bundesbürger*innen sind sich sicher, dass die langfristigen Auswirkungen der Klima-Krise gravierender sind als die der Corona-Krise. Sie wünschen sich, dass wissenschaftliche Erkenntnisse stärker für politische Entscheidungen herangezogen werden. Sie schätzen einen Staat wert, der mit Krisen fertig wird und haben im Licht von COVID-19 nicht nur gelernt, wie ihnen Freunde, Familie und Mobilität gefehlt haben, sondern auch, was ihnen Natur und regionale Produkte bedeuten. – Das sind einige Ergebnisse einer repräsentativen Befragung der forsa Politik- und Sozialforschung (Berlin) unter 1.029 Bundesbürgern ab 14 Jahren. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) hatte die als DBU-Umweltmonitor publizierte Umfrage zu den Corona-Folgen in Auftrag gegeben, um mit Blick auf ihrer Förderarbeit mehr über die Sichtweisen und Bewertungen der Bundesbürger zu den Folgen der Corona-Krise für die Umwelt zu erfahren. Einen dementsprechenden Appell hatte die DBG bereits im September 2019 an die Bundesregierung adressiert.

Quelle: DBU

Hohe Feinstaubkonzentrationen in einigen Städten Deutschlands haben in den letzten Jahren erhebliche Besorgnisse ausgelöst. Hauptursache dieses Feinstaubs ist der Straßenverkehr. Während gesundheitliche Schäden für Menschen nachgewiesen wurden, sind jedoch die Auswirkungen auf Pflanzen oder Tiere bisher kaum untersucht worden. Diese Lücke schließt nun ein interdisziplinäres Forschungsteam der Universität Bayreuth im Rahmen des neuen, vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz geförderten Projektverbunds „BayÖkotox – Ökotoxikologie in Bayern“. Die Universität Bayreuth erhält daraus in den nächsten drei Jahren insgesamt 685.000 Euro.

Quelle: Uni Bayreuth