Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #26 (2020)

Die Anzahl gebietsfremder Arten nimmt rasant zu. Aktuell gibt es weltweit bereits mehr als 18.000 dieser Arten, berichten internationale Wissenschaftler*innen heute im Fachjournal „Biological Reviews“. Ein kleiner Teil gebietsfremder Arten sind invasiv und sorgen in ihren neuen Lebensräumen für eine Menge von Problemen, wie beispielsweise die Verdrängung einheimischer Arten. „Eine Analyse der Roten Liste der Weltnaturschutz-Organisation IUCN hat gezeigt, dass bei 25 Prozent der ausgestorbenen Pflanzen und 33 Prozent der ausgestorbenen Land- und Süßwassertiere gebietsfremde Arten mitverantwortlich für das Aussterben waren. Die jährlichen Verluste durch die Umweltauswirkungen nicht-heimischer Arten in den USA, Großbritannien, Australien, Südafrika, Indien und Brasilien belaufen sich auf über 100 Milliarden US-Dollar“, erklärt Dr. Hanno Seebens, Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum (SBiK-F). Das Forschungsteam warnt daher im Fachmagazin Biological Reviews (DOI: https://doi.org/10.1111/brv.12627) eindringlich vor der steigenden Bedrohung durch solche Arten. Um die Eindringlinge aufzuspüren, ihre Ausbreitung zu kontrollieren und möglichst zu stoppen, sei ein sofortiges Handeln nötig.

Quelle: SBiK-F

Wie die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) heute bekannt gab, werden als zwei von neun Konsortien zum Aufbau einer Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) die Konsortien DataPLANT für Daten in der Pflanzen-Grundlagenforschung sowie NFDI4BioDiversität für Biodiversität, Ökologie und Umweltdaten gefördert werden. Diese erhalten ihre Förderung gemeinsam mit sieben weiteren NFDI-Zentren aus verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen auf Grundlage einer Förderempfehlung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Der Empfehlung der DFG lag ein mehrstufiger wissenschaftsgeleiteter Prozess zugrunde, in den auch zahlreiche internationale Gutachtende einbezogen waren. Bund und Länder haben bei der Satzung großen Wert darauf gelegt, dass die fachlich-technischen Grundsätze sowie die inhaltlich-strategische Steuerung der NFDI wissenschaftszentriert und von wissenschaftlichen Mitgliedern ausgestaltet werden. Zudem soll der Verein grundsätzlich auch Mitgliedseinrichtungen von NFDI-Konsortien offenstehen, die noch nicht in die Bund-Länder-Förderung aufgenommen worden sind. Dadurch soll der inklusive Charakter der NFDI zum Ausdruck gebracht und von Beginn an eine größtmögliche Breitenwirkung im Wissenschaftssystem erzielt werden. Das DataPLANT-Konsortium hat seinen Sitz an der Uni Freiburg (https://nfdi4plants.de/) und das NFDI4BioDiversität ist bei der Gesellschaft für Biologische Daten e.V. (GFBio) in Bremen ansässig (https://www.nfdi4biodiversity.org/).

Quelle: GWK (pdf)

Für zahlreiche Tier-, Pilz- und Pflanzenarten sind abgestorbene Bäume ein wichtiger Lebensraum sowie wertvolle Nahrungsquelle. Der Wunsch nach einem „aufgeräumten“ und wirtschaftlich profitablen Wald führt aber oftmals dazu, dass nur noch sehr wenig Holz „ungenutzt“ im Wald bleibt. Das Verbundprojekt BioHolz unter Federführung der Philipps-Universität Marburg sucht nach neuen Wegen, um die unterschiedlichen Ansprüche von Forstwirtschaft, Naherholung, Tourismus und Naturschutz an Wälder und Holz miteinander in Einklang zu bringen. Dafür wird BioHolz nun als offizielles Projekt der UN-Dekade Biologische Vielfalt ausgezeichnet.

Quelle: Uni Marburg

So heiß und trocken wie 2018 war kein Jahr seit dem Beginn der Wetteraufzeichnungen. Die Wälder in Mitteleuropa sind davon nachhaltig geschädigt. Das damals ausgelöste Baumsterben wird noch Jahre andauern. „Fichten sind am stärksten betroffen, denn ihr natürlicher Lebensraum in Mitteleuropa liegt in feuchten und kühlen Bergwäldern, nicht in Tieflagen“, erklärt Professor Bernhard Schuldt von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. „Für viele überraschend war allerdings, dass auch Buchen in diesem Ausmaß betroffen sind. Hier in Unterfranken habe ich mehrere Bestände gesehen, die komplett eingegangen sind, vor allem auf flachgründigen Standorten auf Muschelkalk.“ Trotzdem würden Buchen zum Teil noch als „Zukunftsbäume“ eingestuft, auch wenn ihre Toleranz gegenüber Trockenheit schon seit dem Hitzejahr 2003 kontrovers diskutiert wird. Was tun? „Ich denke, dass sich im Zuge des Klimawandels extreme Dürre- und Hitzeereignisse häufen werden“, so der JMU-Wissenschaftler. Zumindest lokal werde es darum zu einem Umbau der Wälder kommen müssen. Nötig seien Mischwälder mit möglichst trockenresistenten Baumarten. „Aber da müssen wir noch erforschen, welche Baumarten in welcher Kombination am besten geeignet sind, auch aus ökologischer und forstwirtschaftlicher Sicht. Das wird ein längerer Weg.“  Ihre Ergebnisse publizierten die Forschenden im April im Fachmagazin Basic and Applied Ecology (DOI: https://doi.org/10.1016/j.baae.2020.04.003) und stellten sie heute der Öffentlichkeit vor.

Quelle: JMU

Bisher wurden Pflanzen in zwei Abteilungen oder Stämme eingeteilt:

• Die Streptophyta, die neben einigen Algen alle Landpflanzen umfassen,
• sowie die Chlorophyta, unter die alle übrigen Grünalgen fallen.

Während die Evolution der Landpflanzen bereits recht gut erforscht ist, liegt der Ursprung der grünen Pflanzen noch weitgehend im Dunkeln. Nun beschreibt ein internationales Team unter Leitung der Universität Duisburg-Essen (UDE) in einer Erbgutanalyse, dass die Vorfahren der Alge Prasinoderma coloniale sich vor der Trennung der Pflanzen in Chlorophyta und Streptophyta im Stammbaum abspalteten und einem neuen, dritten Stamm, den Prasinodermophyta, angehören, wie sie im Fachmagazin Nature Ecology and Evolution schreiben (DOI: https://doi.org/10.1038/s41559-020-1221-7). Die Forschenden fanden aber noch etwas Erstaunliches im Genom: „Es gibt Hinweise darauf, dass die Alge mit der Zeit verlorengegangene Funktionen nun durch Bakterien ersetzt“, erklärt UDE-Seniorprofessor Dr. Michael Melkonian. So kann P. coloniale zum Beispiel die lebensnotwendigen Vitamine B1, B7 und B12 nicht mehr selbst herstellen. Diese bekommt sie nun vermutlich von Bakterien zur Verfügung gestellt, die mit den Algen in Symbiose leben – das heißt, sie profitieren jeweils voneinander.

Quelle: UDE

Forschende haben den ersten Biosyntheseschritt eines in den Weltmeeren dominierenden Photosynthese-Pigmentes aufgeklärt. Interessanter weise ist das für den ersten Schritt in der Fucoxanthin-Biosynthese verantwortliche Enzym eng verwandt mit einem bereits gut untersuchten Enzym namens Violaxanthin-Deepoxidase, das in Landpflanzen und den meisten Algen vorkommt und unter Starklichtstress die Bildung von Lichtschutz-Carotinoiden bewirkt.  „Wir können davon ausgehen, dass Carotinoide in photosynthetisch aktiven Organismen ursprünglich nur als Lichtschutzpigmente gedient haben“, erklärt Dr. Martin Lohr, der Leiter dieses Forschungsprojektes an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). „Wie unsere Arbeiten zeigen, haben Algen aus dem für die Bildung dieser Carotinoide erforderlichen Enzym-Werkzeugkasten einzelne Werkzeuge dupliziert und für eine der Kopien eine neue Funktion entwickelt. Dadurch konnten sie komplexer aufgebaute Pigmente mit veränderten Absorptionseigenschaften bilden, die sich offensichtlich besonders gut als Lichtsammelpigmente eignen.“ Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden am 4. März im Fachmagazin Science Advances (DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw9183).

Quelle: JGU

Cyanobakterien brauchen kaum Nährstoffe und nutzen die Energie des Sonnenlichts. Badegäste kennen die – oft fälschlich „Blaualgen“ genannten – Mikroorganismen von ihrem Auftreten in Gewässern. Eine Forschungsgruppe am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat herausgefunden, dass sich die mehrzellige Art Phormidium lacuna durch natürliche Transformation genetisch verändern lässt und dadurch zum Beispiel Ethanol oder Wasserstoff produzieren könnte. Seine Ergebnisse publizierte das Team um den Karlsruher Professor Tilman Lamparter in der Fachzeitschrift PLOS ONE (DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0234440).

Quelle: KIT

Ob sich eine nichtheimische Art in ihrer neuen Umgebung dauerhaft ausbreiten kann, hängt stark davon ab, ob und zu welchem Zweck sie wirtschaftlich genutzt wird, zum Beispiel als Heil- oder Futterpflanze. Zu diesem Schluss kommt eine internationale Studie u.a. von Forschenden der Unis Konstanz und Wien, die erstmals den Einfluss der kommerziellen Nutzung von nicht-heimischen Pflanzen auf deren Einbürgerungserfolg weltweit untersuchte. Dazu analysierte das Team einen globalen Datensatz zu 11.685 Nutzpflanzenarten (World Economic Plants Database) in Kombination mit einem weltweiten Datensatz von 12.013 eingebürgerten Neophyten (Global Naturalized Alien Flora Database). Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen wesentlich zum Verständnis der Ausbreitung nichtheimischer Arten bei. Die Ergebnisse dieser m Fachjournal Nature Communications veröffentlichten Arbeit (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-16982-3) tragen wesentlich zum Verständnis der Ausbreitung nichtheimischer Arten bei.

Quelle: Uni Wien

Die Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) braucht nur 100 Millisekunden, um ihre Beute zu fangen. Haben sich ihre zu Schnappfallen umgewandelten Blätter geschlossen, können Insekten nicht mehr entrinnen. Ein Team des Botanischen Gartens Freiburg und der Universität Stuttgart hat anhand von biomechanischen Experimenten und mit virtuellen Venusfliegenfallen detailliert analysiert, wie die Fallenhälften zuklappen. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences USA (DOI: https://10.1073/pnas.2002707117).

Quelle: Uni Freiburg

Woher wissen Pflanzen, wann sie am besten blühen sollten? Dieser Frage sind Pflanzenwissenschaftler*innen nachgegangen und haben zwei Gene ausgemacht, die dafür maßgeblich sind: Die Gene ELF3 und GI kontrollieren die innere Uhr der Pflanzen, überwachen die Dauer des Tageslichts und können so den richtigen Blütezeitpunkt bestimmen. Die Erkenntnisse könnten dabei helfen, Pflanzen zu züchten, die besser an ihre Umgebung angepasst sind. Die Studie veröffentlichte das Team um Prof. Marcel Quint von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) in der Fachzeitschrift The Plant Journal (DOI: https://doi.org/10.1111/tpj.14604) veröffentlicht.

Quelle: MLU

Für Lehrende und Forschende der Biodiversitätswissenschaft sowie aus angrenzenden Fachgebieten bietet der Fachinformationsdienst Biodiversitätsforschung (BIOfid) zwei Workshops an, in dem Text-Mining-Verfahren vorgestellt werden. Im Workshop erhalten Teilnehmende eine theoretische und praktische Einführung in Natural Language Processing (NLP) – und Text-Mining-Techniken sowie in die Nutzung des BIOfid-Portals. Der virtuelle Workshop findet zwei verschiedenen Terminen statt:

• Montag, 29. Juni 2020 (Präsentationssprache: Deutsch)
• Thursday 2 July 2020 (In English)

Details: VBIO