Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #33 (2020)

Um zu verstehen, wie Stoffwechselprozesse in Pflanzen funktionieren, untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) unter Beteiligung der Universität Bonn Schlüsselmechanismen der Regulation des Energiestoffwechsels. Das neue Verfahren der "in-vivo-Biosensorik" erlaubt es ihnen nun erstmals, in Echtzeit zu verfolgen, wie sich Umweltveränderungen auf den zentralen Stoffwechsel in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana auswirken. Die Studie hat das Team um Prof. Dr. Markus Schwarzländer als Vorab-Publikation in der Fachzeitschrift The Plant Cell (DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.20.00241) publiziert.

Quelle: WWU

Nicht nur Metalle, hierarchische Gesellschaften und befestigte Siedlungen: In der Bronzezeit beeinflusste auch ein neues Lebensmittel die ökonomischen Transformationen vor ca. 3500 Jahren. Dies belegen häufige archäologische Funde von Überresten der Rispenhirse (Panicum miliaceum L.). Eine Studie des Sonderforschungsbereichs SFB 1266 „TransformationsDimensionen – Mensch-Umwelt Interaktion in prähistorischen und archaischen Gesellschaften“ an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) wurde im Fachjournal Scientific Reports veröffentlicht (DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-70495-z). Sie zeigt, wie Rispenhirse im bronzezeitlichen Europa auf den Speisezettel rückte.

Quelle: CAU

Um auf Rodungsflächen ehemaliger Tropenwälder möglichst schnell viel Biomasse aufzubauen, ist es zielführender, die Wälder aktiv wiederherzustellen als sie sich natürlich regenerieren zu lassen. Das zeigt ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung Wissenschaftler*innen der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) anhand einer Langzeitstudie auf Borneo. Sie publizierten ihre Ergebnisse im Fachjournal Science (https://science.sciencemag.org/content/369/6505/838).

Quelle: ETH

Tannen und Fichten dominieren mit einem Anteil von 80 Prozent den Baumbestand des Schwarzwalds. Solche überwiegenden Reinbestände sind jedoch besonders anfällig für klimawandelbedingte Extremereignisse wie Sturmschäden, Hitzewellen und Borkenkäferbefall. In Baden-Württemberg ist im Durchschnitt bereits jeder dritte Baum krank. Ein Umbau von Rein- in Mischbestände könnte die Widerstandsfähigkeit der Wälder erhöhen. Zu den möglichen Vorteilen zählen auch eine höhere Biodiversität, langfristige Wirtschaftlichkeit und Stabilität. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), für die Experten aus Forstwirtschaft, Waldbau und Tourismus befragt wurden.

Quelle: KIT

Wie groß sind die Unterschiede im Glutengehalt zwischen alten und neuen Weizenzüchtungen wirklich? Dazu untersuchte das Team um Katharina Scherf am Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie (Leibniz-ISB) den Eiweißgehalt von 60 bevorzugten Weizensorten aus der Zeit zwischen 1891 und 2010. Möglich machte dies das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben (IPK). Das IPK verfügt über ein umfangreiches Saatgutarchiv. Aus diesem wählten die Forschenden für jedes Jahrzehnt der betrachteten 120 Jahre jeweils fünf führende Weizensorten aus. Um vergleichbare Proben zu generieren, bauten sie die verschiedenen Sorten in den Jahren 2015, 2016 und 2017 unter jeweils gleichen geografischen und klimatischen Bedingungen an. Wie Analysen des Wissenschaftlerteams zeigen, enthalten moderne Weizensorten insgesamt etwas weniger Eiweiß als alte. Der Glutengehalt blieb dagegen über die letzten 120 Jahre konstant, wobei sich die Zusammensetzung des Glutens jedoch leicht veränderte. Während der Anteil der kritisch gesehenen Gliadine um rund 18 Prozent sank, stieg im Verhältnis der Gehalt der Glutenine um etwa 25 Prozent an. Darüber hinaus beobachteten die Forschenden, dass mit einer höheren Niederschlagsmenge im Erntejahr auch ein höherer Glutengehalt der Proben einherging. Ihre Studie veröffentlichte das Team im Fachjournal Journal of Agricultural and Food Chemistry (DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c02815).

Quelle: Leibniz-ISB

Bakterien der Gattung Streptomyces bilden zahlreiche Wirkstoffe, die ihr Überleben in der Natur sichern und dabei helfen, Nahrungskonkurrenten fernzuhalten. So sind die von manchen Streptomyceten gebildeten Azalomycine antimikrobiell aktiv und schädigen auch Zellen höherer Organismen, darunter die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii. Die Alge geht aktiv eine Partnerschaft mit dem Schimmelpilz Aspergillus nidulans ein und ist damit vor der Schadwirkung durch Azalomycin F geschützt. Ein Forschungsteam aus Jena um um Axel Brakhage, Christian Hertweck und Maria Mittag vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (Leibniz-HKI) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat sich das komplexe Wechselspiel zwischen Bakterium, Pilz und Pflanze genauer untersucht und seine Ergebnisse im Fachmagazin ISME Journal (DOI: https://doi.org/10.1038/s41396-020-0731-2) veröffentlicht.

Quelle: Leibniz-HKI

Drei Studien widerlegen nun eine Studie des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie. Das MPI für Biogeochemie in Jena publizierte im Februar 2020 eine Studie, die zeigen sollte, dass nachhaltig bewirtschaftete Wälder das Klima besser schützen als unbewirtschaftete Wälder. Der wichtigste Beitrag nachhaltiger Wirtschaftswälder der gemäßigten Klimazone sei das Ersetzen fossiler Brennstoffe durch die energetische Nutzung von Holz. Die Befunde der in Global Change Biology – Bioenergy veröffentlichten Studie von Professor Ernst-Detlef Schulze und Kolleg*innen wurden nunmehr durch drei unabhängig voneinander entstandene Publikationen in derselben Zeitschrift widerlegt. Eine europäisch-amerikanische Gruppe (Zoltán Kun und Kolleg*innen) sowie drei Wissenschaftler*innen aus den USA und Australien (Mary Booth und Kolleg*innen) wiesen nach, dass die Schlussfolgerungen des Artikels auf ungeeigneten Annahmen und Berechnungen beruhen. Ein Autor*innen-Kollektiv der Naturwald Akademie, der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE) sowie von Wohllebens Waldakademie zeigt nun in ihrer Publikation, dass die Behauptung, die Bewirtschaftung von Wäldern sei besser für den Klimaschutz als ihr Schutz, außerdem auf falschen Daten und auf Rechenfehlern beruht. Das HNEE nennt alle vier beteiligten Studien.

Quelle: HNEE

Durch Lichtimpulse lassen sich nun elektrische Erregungen in Pflanzen auslösen. Mit der neu entwickelten optogenetischen Methode "können wir erstmals nicht-invasiv untersuchen, wie elektrisch basierte zelluläre Kommunikationswege in Pflanzen auf molekularer Ebene funktionieren und wie die Pflanze diese elektrischen Signale nutzt, um auf extreme Temperaturschwankungen, Insektenbefall oder andere Stressfaktoren zu reagieren“, sagt Prof. Dirk Becker von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg. Die Forschenden verwenden dafür eine Kanalrhodopsin-Variante, die durch Blaulicht angeschaltet wird und dann Protonen in die Zelle leitet. „Über die Beleuchtungsstärke, Dauer und Häufigkeit der Blaulichtpulse haben wir die Form der Membrandepolarisation gesteuert und die Repolarisationsreaktion der Pflanzenzelle detailliert analysiert“, berichtet Becker. Wie sich zeigte, erfolgt die Repolarisation maßgeblich durch ATP-getriebene Membranpotential-sensitive Protonenpumpen, ein Mechanismus, der sich grundlegend von den in Tieren unterscheide. Ihre Studie veröffentlichten die Forschenden in der Fachzeitschrift PNAS early (https://www.pnas.org/content/early/2020/08/05/1922319117).

Quelle: Uni Würzburg