Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #37 (2020)

In einer neuen Studie „zeigen wir zum ersten Mal, dass lokales Ammoniumangebot die Akkumulation von Auxin im Wurzelgefäßsystem erhöht und die Diffusion von Auxin sowie die Bildung von Seitenwurzeln zum Aufbau eines hoch verzweigten Wurzelsystems fördert", sagt Prof. Nicolaus von Wirén, Leiter der Abteilung Physiologie und Zellbiologie am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK). Sie beantworteten damit die Frage, wie Auxin auf lokale Vorkommen von Ammonium reagiert, wie sie in natürlichen und landwirtschaftlichen Böden auftreten. Ihre Studie veröffentlichten sie im Fachmagazin Nature Plants (DOI: 10.1038/s41477-020-00756-2).

Quelle: IPK (pdf)

Wie die Bildung von Samen mit dem Wachstum der Frucht koordiniert wird, schildern Forschende im Fachmagazin Current Biology (DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.08.050). Das Team hat dazu bei verschiedenen Wildlinien der Ackerschmalwand die genetischen Abläufe hinter der Ausbildung der Ovulen genannten Samenanlagen und dem Wachstum der Schote untersucht. Es entdeckte ein einheitliches genetisches Programm, welches unabhängig von Umweltfaktoren die Samenposition in der Schote steuert. Wie das internationale Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Rüdiger Simon und Erstautor Dr. Nozomi Kawamoto vom Institut für Entwicklungsgenetik der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) zeigt, wird die Samenbildung an genau definierten Positionen durch mehrere Signalwege kontrolliert, die von kleinen Eiweißbausteinen, sogenannten sezernierten Peptiden der EPFL-Familie, aktiviert werden. Diese Peptide werden von Rezeptoren der ERECTA-Familie auf den Zelloberflächen erkannt. Eines der Peptide, EPFL2, wird zwischen den sich entwickelnden Samenanlagen gebildet und justiert die Abstände der Samen zueinander. Wenn es fehlt, fanden die Forscherinnen und Forscher ungleichmäßige Abstände – wodurch benachbarte Samen stärker um Nährstoffe konkurrieren – bis hin zu Zwillingssamen, die sich zumeist nicht vollständig entwickeln. EPFL2 und ein sehr nah verwandtes Peptid, EPFL9, steuern gleichzeitig auch die Fruchtentwicklung – damit ist die Bildung von Samen eng mit dem Wachstum der Schoten gekoppelt.

Quelle: HHU

Isothiocyanate, die Kreuzblütengewächse eigentlich zur Verteidigung gegen Fraßfeinde bilden, dienen Kohlmottenweibchen (Plutella xylostella) als Duftsignale, damit sie ihre Eier auf diesen Pflanzen ablegen können. Forschende der Landwirtschaftlichen Universität in Nanjing, China, und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena identifizierten zwei Geruchsrezeptoren, deren einzige Aufgabe darin besteht, diese Duftstoffe aufzuspüren und den Weg zum idealen Eiablageplatz zu weisen. Sie konnten damit zeigen, warum ein auf bestimmte Wirtspflanzen spezialisiertes Insekt von Substanzen angelockt wird, die eigentlich Schädlinge von der Pflanzen fernhalten sollen, wie sie im Fachmagazin Current Biology berichten (DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.08.047). Der weltweit verbreitete Schädling ist an die chemische Abwehr von Kohlpflanzen angepasst und auch durch Insektizide nur schwer zu bekämpfen, da er schnell Resistenzen entwickelt.

Quelle: MPI für chem. Ökologie

Die Politik muss in den kommenden Jahrzehnten alles daran setzen, die noch bestehenden natürlichen Lebensräume zu schützen, viele bereits verloren gegangene wiederherzustellen und vor allem die Ernährungsgewohnheiten und Nahrungsproduktion nachhaltig zu gestalten. Nur so sei der Verlust der biologischen Vielfalt bis 2050 oder früher zu stoppen. Dieses Rezept haben Wissenschaftler*innen unter Leitung des Internationalen Instituts für angewandte Systemanalyse (IIASA) und Beteiligung von Forschern des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) mithilfe von Modellen errechnet. Die in der Zeitschrift Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-020-2705-y) veröffentlichte Studie ist Teil des jüngsten WWF-Living-Planet-Reports.

Quelle: iDiv

Baumringe übertreiben – das hat nun ein Forschungsteam u.a. des Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) herausgefunden. Aus der Breite der Wachstumsringe von Bäumen schließen Wissenschaftler für vergangene Jahrhunderte auf die historischen Klimabedingungen in dem jeweiligen Jahr. Die bisherigen Temperaturrekonstruktionen aus den Jahresringen der Bäume sind aber fehlerhaft, so die nun in Climate Dynamics (DOI: https://doi.org/10.1007/s00382-020-05433-w) veröffentlichte Studie. Sie geben die natürlichen Schwankungen des Klimas vergangener Jahrhunderte übertrieben wieder. Ein Vergleich mit Daten etwa aus Pfarr- und Stadtarchiven zeigt, dass sich das Klima in Wirklichkeit deutlich gleichmäßiger entwickelt hat.

Quelle: PIK

Die Sommerdürre, die 2018 Mittel- und Nordeuropa heimsuchte, hatte schwerwiegende Auswirkungen auf Nutzpflanzen, Wälder und Grasland. Wie Forscherinnen und Forscher nun in 16 Teilstudien in einer Sonderausgabe der Fachzeitschrift Philosophical Transactions (https://royalsocietypublishing.org/toc/rstb/375/1810) feststellten, profitierten die Pflanzen zunächst von den warmen und sonnigen Bedingungen im Frühling, hatten aber zu wenig Wasser für ihre Wurzeln zur Verfügung, als die sommerliche Hitzewelle einsetzte. Als Folge begannen Graslandflächen zu vertrocknen und zahlreiche Ackerflächen verzeichneten die niedrigsten Erträge seit Jahrzehnten. Die Wälder schützten sich, indem sie ihre Verdunstung für mehrere Wochen stark reduzierten, was aber gleichzeitig zu einer starken Abnahme der Kohlendioxid-Aufnahme führte. Solche Auswirkungen wurden gleichzeitig von der Schweiz bis in die Beneluxländer und Deutschland sowie von der Tschechischen Republik bis nach Schweden und Finnland beobachtet. Die Studie wurde von der Europäischen Forschungsinfrastruktur Integrated Carbon Observation System (ICOS) durchgeführt mit Beteiligung der Universität Göttingen.

Quelle: Uni Göttingen

Bei Untersuchungen von Kaffeebohnen aus Brasilien kam die Arbeitsgruppe von Dr. Nikolai Kuhnert, Professor für Chemie an der Jacobs University, zu einem scheinbar überraschenden Ergebnis: Im biologisch angebauten Kaffee sind weniger Chlorogensäuren enthalten als in konventionellen. Diese prägen nicht nur den Geschmack des Kaffees, ihr werden auch eine ganze Reihe von gesundheitlich fördernden Eigenschaften zugeschrieben. Bei ihren Untersuchungen haben die Forschenden nun festgestellt, dass in den biologisch angebauten Kaffeebohnen weniger Chlorogensäuren enthalten sind als in den konventionellen. Warum das so ist? „Ganz genau können wir das nicht sagen“, sagt Kuhnert. Sehr wahrscheinlich sei aber, dass konventionelle Pflanzen aus Schutz vor Fraßfeinden Abwehrstoffe bilden, die gesundheitsfördernd für den Menschen wirken. „Der Bio-Kaffee scheint das nicht nötig zu haben, er ist weniger gestresst“, sagt Kuhnert. Die Studie ist kürzlich in der Zeitschrift Food Research International (DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109218) erschienen.

Quelle: Jacobs Universität

Die Kartoffel gehört zu den wichtigsten Grundnahrungsmitteln der Welt. Auch als Futtermittel und Industrierohstoff ist sie von enormer wirtschaftlicher Bedeutung. Allerdings ist sie besonders empfindlich gegenüber den Folgen der Klimaveränderungen: Hitze- und Dürreperioden, aber auch Überschwemmungen der Anbaufläche als Folge von Starkregen sorgen für enorme Ertragseinbußen. Das EU Horizon-2020 Projekt ADAPT erforscht die Stressanpassung der Kartoffel mit dem Ziel, resistentere Sorten zu entwickeln. Mit dabei ist ein Forschungsteam aus dem Lehrstuhl Biochemie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) unter der Leitung von PD Dr. Sophia Sonnewald.

Quelle: FAU

Dr. Patrick Weigelt, Nachwuchswissenschaftler auf dem Gebiet der Biodiversität, Makroökologie und Biogeographie an der Universität Göttingen, erhält den von der Commerzbank-Stiftung geförderten und mit 30.000 Euro dotierten Leopoldina Early Career Award 2020. Die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina ehrt ihn für die Entwicklung von Biodiversitätsdatenbanken und für seine Forschung zur Artenvielfalt von Pflanzen. Weigelt untersucht die Pflanzenwelt auf Inseln und wie der Mensch zur Verbreitung von Pflanzenarten außerhalb ihrer Ursprungsgebiete beiträgt.

Quelle: Leopoldina

Das Netzwerk zur Beobachtung von Treibhausgasen ICOS zeigt, wie Natur und Ernte in Europa auf die extrem trockenen Bedingungen in den letzten drei Sommern 2018 bis 2020 reagiert haben. Die Ergebnisse, die jetzt im Fachjournal Philosophical Transactions B (https://royalsocietypublishing.org/toc/rstb/375/1810) veröffentlicht worden sind, zeigen, dass 2018 die Kohlenstoffsenken um 18 Prozent zurückgegangen sind und es die niedrigsten Ernteerträge seit Jahrzehnten gab. Die Fachleute u.a. des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ) und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie erwarten, dass extrem heiße und trockene Sommer aufgrund des Klimawandels in Zukunft viel häufiger auftreten werden. Dies ist bereits jetzt sichtbar, denn der vergangene Sommer ist der dritte extrem heiße Sommer in Folge.

Quelle: GFZ

Um bessere Prognosen für die Klimaerwärmung in den kommenden Jahrzehnten treffen zu können, sind Erkenntnisse über Klimaveränderungen vergangener Epochen oft sehr ausschlussreich. Ein Team aus Forschenden vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel sowie britischer und amerikanischer Einrichtungen hat sich genauer der Epoche des Eozäns vor mehr als 30 Millionen Jahren beschäftigt, als die globalen Durchschnittstemperaturen ungefähr 14 Grad höher waren als heute. Das Ergebnis der Untersuchung zeigt: Der Einfluss von Kohlendioxid auf eine warme Erde könnte noch größer sein als bisher angenommen. Das berichten die Forschenden im Fachmagazin Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-17887-x).

Quelle: GEOMAR

Neue Studie in Kooperation der Universität Rostock und des Deutschen Geo-Forschungszentrums Potsdam zeigt unerwartete Auswirkungen der Dürre auf wiedervernässte Moore. Zeitweiliges Trockenfallen kann die langfristige Entwicklung der Zielvegetation beschleunigen. Zudem kann der schnelle Zuwachs an Biomasse den trockenheitsbedingten Anstieg der Kohlendioxidemissionen ausgleichen. Das berichten Forschende der Universität Rostock im Fachjournal Philosophical Transactions of the Royal Society Biology Series (DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2019.0685).

Quelle: Uni Rostock

Der Agrarökologe Prof. Dr. Teja Tscharntke von der Universität Göttingen ist mit dem Marsh Award for Ecology der British Ecological Society ausgezeichnet worden. Der Preis wird für herausragende Forschungsarbeiten verliehen, die einen bedeutenden Einfluss auf die Entwicklung der Wissenschaft der Ökologie oder deren Anwendung hat. Er wird vom Marsh Christian Trust zur Verfügung gestellt und von der British Ecological Society verwaltet. Der Preis ist mit 1000 Pfund dotiert.

Quelle: Uni Göttingen