Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #48 (2020)

Forschende der ETH Zürich weisen bei europäischen Laubbäumen einen selbstregulierenden Mechanismus nach, der ihre Wachstumsphase begrenzt: Bäume, die im Frühling und Sommer mehr Photosynthese betreiben, werfen ihre Blätter im Herbst früher ab. Damit dürfte sich der herbstliche Blattfall in Zukunft wider Erwarten verfrühen – und nicht weiter verspäten. Bislang war angenommen worden, Bäume würden im Klimawandel eine längere Vegetationsperiode haben und somit mehr CO₂ binden. Das hat das Team um Seniorautor Constatin Zohner von der Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich) nun im Fachmagazin Science (DOI: https://dx.doi.org/10.1126/science.abd8911) widerlegt. Zohner ist Preisträger unseres Eduard-Strasburger-Preises von 2019.

Quelle: ETH Zürich

Die weltweit umfassendste Liste aller bekannten Pflanzenarten haben Forschende der Universität Leipzig (UL) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) aufgestellt. Sie enthält 1.315.562 Namen von Gefäßpflanzen und erweitert so die Anzahl anerkannter Pflanzenarten und Unterarten um 70.000, was ca. 20 % entspricht. Darüber hinaus konnten die Forscher 181.000 ungeklärte Artnamen aufklären. Der Datensatz wurde nun in Scientific Data (https://www.nature.com/articles/s41597-020-00702-z) veröffentlicht. Er ist das Ergebnis einer über zehn Jahre langen intensiven Recherchearbeit und könnte dazu beitragen, Leipzig zu einem der weltweit wichtigsten Zentren der Pflanzenforschung zu machen.

Quelle: iDiv

Ein internationales Forschungsteam unter Führung des Leibniz-Institutes für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hat auf dem Weg zur „gläsernen Pflanze“ Gerste einen Meilenstein erreicht. Die Forschenden schlossen mit der vollständigen Sequenzierung von 20 unterschiedlichen Genotypen den ersten Schritt zur Entschlüsselung der Erbinformation der gesamten Spezies „Gerste“ - des Gerste Pan-Genoms - ab. Züchter werden von diesen neuen Erkenntnissen profitieren, die nun im Magazin Nature ( https://doi.org/10.1038/s41586-020-2947-8 ) veröffentlicht worden sind. Dabei fielen den Forschenden Inversionen auf. „Die Beschreibung solcher Inversionen in Gerste ist neu“, sagt Prof. Dr. Nils Stein. „Sie können eine entscheidende Rolle im züchterischen Prozess spielen, weil sie Rekombination verhindern, also die züchterische Neukombination gewünschter Merkmale unmöglich machen.“ Doch nicht nur das: „Diese natürlich auftretenden oder künstlich ausgelösten Inversionen sind Zeugnis für eine erhebliche Dynamik in der Genomorganisation dieser wichtigen Kulturart.... und haben so einen neuen Schatz an Informationen für die Züchtung erschlossen.“

Quelle: IPK (pdf)

Knapp 100 Forscherinnen und Forscher haben in internationaler Zusammenarbeit im 10+ Genome Project (http://www.10wheatgenomes.com) das Genom von 16 Weizensorten sequenziert, die globale Züchtungsprogramme repräsentieren. Im Fachmagazin Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-020-2961-x) beschreiben sie den bisher umfassendsten Weizen-Genom-Atlas. Dies ermöglicht die Identifizierung genetischer Unterschiede, die für die Züchtung relevant sein können. „Wir haben nun das Wissen, um die Züchtung noch genauer zu steuern und den Weizen weiter zu verbessern – zum Vorteil der Landwirtschaft und in Hinblick auf den künftigen Bedarf“, sagt Curtis Pozniak, der die internationale Studie von der kanadischen Universität von Saskatchewan aus leitete. „Diese Studie ist ein Paradebeispiel dafür, wie wir globalen Herausforderungen mit globaler Forschung begegnen können“, betont Manuel Spannagl vom Helmholtz Zentrum München. Nun kenne man etwa die Gene für Resistenzen gegen Schädlinge, Pilze oder steigende Temperaturen sowie Dürren. Damit kann die Effizienz in der Züchtung erhöht und beschleunigt werden, um beispielsweise Weizensorten zu züchten, die gegen Hitze, Dürre und Schädlinge resistent sind und gleichzeitig hohe Erträge einbringen.

Quelle: Helmholtz Zentrum München

Brotweizen ist enorm anpassungsfähig an unterschiedliche regionale Bedingungen. Entstanden ist seine grosse genetische Vielfalt insbesondere durch die Einkreuzung zahlreicher Chromosomen-Fragmente aus Wildgräsern. Das zeigen die Genomsequenzen von zehn Weizensorten aus vier Kontinenten, die ein internationales Konsortium mit Beteiligung von Forschenden der Universität Zürich nun entschlüsselt und im Fachmagazin Nature (10.1038/s41586-020-2961-x) veröffentlicht hat hat. "Wir konnten zahlreiche Unterschiede in der Genom-Struktur der untersuchten Weizensorten finden. Sie unterscheiden sich insbesondere durch grosse Chromosomen-Fragmente, die irgendwann in der Vergangenheit aus Wildgräsern eingekreuzt wurden", sagt Thomas Wicker von der Universität Zürich (UZH), einer der Letztautoren der Studie.

Quelle: UZH

„Digital Forest – Ein Echtzeit-Monitoring-System für Folgen des Klimawandels in Wäldern“ lautet der Titel eines neuen Forschungsprojekts an der Universität Göttingen. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Prof. Dr. Alexander Knohl wollen ein neuartiges System entwickeln, mit dem sich die Auswirkungen von Klimaextremen auf Wälder in Echtzeit verfolgen lassen. Dazu wollen sie neueste Entwicklungen in der Sensoren-Technologie und künstlichen Intelligenz nutzen und miteinander verbinden, um Datenströme aus hochfrequenten Messungen des Wasser- und CO2-Austausches sowie des Baumwachstums mit luft- und landgestützten Laserscanning- und Satelliten-Daten analysieren zu können. Ziel des Projekts ist nicht zuletzt die Entwicklung eines Frühwarnsystems für extreme Klimafolgen, um künftig schneller reagieren zu können.

Quelle: Uni Göttingen

Fast eine Million Pflanzen- und Tierarten sind vom Aussterben bedroht – schätzt das World Biodiversity Council. Jedoch fehlen genaue Statistiken. Die Datengrundlage durch die Auswertung von Artikeln in wissenschaftlichen Zeitschriften zu verbessern, ist das Ziel des Projektes „Digispezies“ an der Leibniz Universität Hannover (LUH), das jetzt eine Förderzusage über 785.800 Euro vom Niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur erhalten hat. Die Finanzierung stammt aus dem „Niedersächsischen Vorab“ der VolkswagenStiftung. Das Projekt „Digispezies: Digitalisierung von Aufzeichnungen über das Vorkommen von Pflanzen- und Tierarten zur Dokumentation des Ausmaßes des Biodiversitätsverlustes“ an der LUH arbeitet dazu interdisziplinär und analysiert u.a. die umfangreiche Sammlung von Vorkommensnachweisen aus dem Nachlass des deutschen Botanikers und Pflanzensoziologen Reinhold Tüxen. Diese umfasst unter anderem rund 100.000 gedruckte Artikel mit Millionen von Datenpunkten der Pflanzenverbreitung, hauptsächlich aus Niedersachsen und angrenzenden Gebieten.

Quelle: Uni Hannover

Forschende haben eine langjährige Kontroverse über den Ursprung des komplexen Lebens auf der Erde gelöst. Wie die Forschenden des Jenaer Max-Planck-Instituts für Biogeochemie heraus fanden, sind fossile, aus 635 Millionen Jahre alten Gesteinen isolierte Lipidmoleküle, doch nicht die frühesten Hinweise auf Tiere. Wie sie gemeinsam mit Kolleg*innen zeigen, etnstehen diese fossilen Moleküle durch geologische Prozesse aus Vorläufer-Molekülen gewöhnlicher Algen. Ihre Regebnisse publizierten sie in zwei komplementären Artikeln im Fachjournal Nature Ecology and Evolution (www.nature.com/articles/s41559-020-01334-7 und www.nature.com/articles/s41559-020-01336-5).

Quelle: MPI für Biogeochemie