Satelliten dokumentieren Auswirkungen von Hitzewellen auf Pflanzen

Wie sich Dürreperioden auf das Photosynthese-Verhalten von Pflanzen im Tagesverlauf auswirken, zeigt eine neue wissenschaftliche Studie. Demnach verschieben Pflanzen in ohnehin trockenen Gebieten ihre CO2-Aufnahme während einer Hitzewelle zunehmend in die Morgenstunden und verringern die Photosynthese am Mittag und Nachmittag. Die Forschenden werteten für die Studie Daten von neuartigen geostationären Satelliten aus, die unter anderem während einer Hitzewelle in den USA im Jahr 2020 aufgenommen wurden.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Veganer Trend in Europa: In Deutschland kommt Milch-Ersatz aus Pflanzen am besten an

Deutschland besitzt den aktivsten Markt, Südeuropa wünscht sich mehr Vielfalt, und den Menschen in Polen sind Molkerei-Ersatzprodukte zu teuer, so eine aktuelle Studie der Uni Hohenheim

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Alternative zu Phosphatdünger: Biochar-Basis steuert Pflanzenreaktion

Phosphor zählt weltweit zu den am häufigsten eingesetzten Düngemitteln. Doch die natürlichen Phosphorvorkommen schrumpfen. Eine Alternative könnte Biochar darstellen, eine spezielle Pflanzenkohle, die beim Verbrennen von Biomasse entsteht. Unklar war aber bisher, wie sich die Kombination von Biochar und den weitverbreiteten Mykorrhizapilzen auf die Pflanzen auswirkt. Nun haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) mittels Genexpressionsanalyse gezeigt, dass die „Antwort“ von Tomatensetzlingen auf die Mykorrhizasymbiose – und damit ihre Phosphaternährung – vom Ausgangsstoff des Biochars abhängt. Die Ergebnisse sind in Science of the Total Environment veröffentlicht.

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Studie zu Pflanzen: Auch Wurzeln können Wärme messen

Pflanzenwurzeln verfügen über ein eigenes Thermometer, um die Temperatur im Boden zu messen und ihr Wachstum daran anzupassen. Das zeigt eine neue Studie unter Leitung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) im „The EMBO Journal“. Bislang ging man davon aus, dass der Pflanzenspross das Wurzelwachstum steuert. Mit umfangreichen Experimenten konnten die Forschenden diese Annahme widerlegen und eine neue Erklärung dafür liefern, wie Wurzeln selbst auf höhere Temperaturen reagieren. Die Ergebnisse könnten dabei helfen, neue Ansätze für die Pflanzenzüchtung zu entwickeln.

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Virusähnliche Transposons überwinden die Artenschranke

Wissenschaftler:innen wissen seit Jahrzehnten, dass Gene von einer Art auf eine andere übertragen werden können, sowohl bei Tieren als auch bei Pflanzen. Der Mechanismus, wie ein solch unwahrscheinliches Ereignis abläuft, war aber bisher unbekannt. Jetzt identifizierten Forschende der Gruppe von Alejandro Burga am Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften einen Vektor für horizontalen Gentransfer (HGT) in Fadenwürmer. Die Ergebnisse, die am 29. Juni im Fachjournal Science veröffentlicht wurden, könnten bei der Bekämpfung von Krankheitserregern Anwendung finden.

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Vom Fremd- zum Selbstbestäuber

Biolog*innen der Universität Konstanz belegen einen alternativen genetischen Mechanismus, durch den Pflanzen zu Selbstbestäubern werden können.

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Neuer Ansatz zur Untersuchung der Verteilung und der Transportwege von Elementen in Pflanzen

Die Kartierung der Verteilung einzelner Mineralstoffe in unterschiedlichen Zelltypen ist von entscheidender Bedeutung, um zu verstehen, wie Nährstoffe und toxische Elemente über die Wurzeln auch in oberirdische Organe der Pflanze gelangen und physiologisch wirksam werden. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des IPK Leibniz-Instituts hat eine neue Methode entwickelt, die fluoreszenzaktivierte Zellsortierung (FACS) kombiniert mit induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS). Damit kann die Konzentration von Mineralstoffen in verschiedener Zellpopulationen in den Wurzeln von Arabidopsis thaliana erfasst werden.

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Verständnis der Blütendegeneration bei Gerste erschließt höheres Ertragspotenzial

Bei Pflanzen kommt es oft zu einer Degenration von Blatt- und Blütengewebe. Diese Degeneration beginnt bei Getreidepflanzen wie Gerste mit einem Wachstumsstillstand der Ährenspitze. Um die molekularen Grundlagen der Degeneration der Ährenenspitzen während der Vorblüteentwicklung (PTD) aufzuklären, nutzte ein internationales Forschungsteam unter Führung des IPK Leibniz-Instituts verschiedene Ansätze und zeigte, dass die Gersten-PTD zu Zucker- und Aminosäureabbau und einer Abscisinsäure-Reaktionen führt. Zudem identifizierte das Forschungsteam das Gen GRASSY TILLERS1 (HvGT1) als wichtigen Modulator der PTD. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift „Plant Cell“ veröffentlicht.

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Überreste einer ausgestorbenen Welt von Lebewesen entdeckt

Neu entdeckte Überreste von Biomarkern, Protosteroide, deuten auf eine ganze Reihe bisher unbekannter Organismen hin, die vor etwa einer Milliarde Jahren das damalige komplexe Leben auf der Erde beherrschten. Sie unterschieden sich von den eukaryontischen Lebewesen, wie wir sie kennen, also von Menschen, Tieren, Pflanzen und Algen, durch ihren Zellaufbau und wahrscheinlich auch durch ihren Stoffwechsel, der an eine Welt angepasst war, die weit weniger Sauerstoff in der Atmosphäre aufwies als heute. Ein internationales Forscherteam, dem auch der GFZ-Geochemiker Christian Hallmann angehört, berichtet jetzt in der Fachzeitschrift Nature über diesen Durchbruch für die evolutionäre Geobiologie.

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Satellitentechnologie – nachhaltiger Wasser-Einsatz in der Landwirtschaft

Wasser wird zunehmend knapper. Eine neuartige Satellitentechnologie, die in Form eines Prototyps mit dem Namen »LisR« bereits auf der Internationalen Raumstation ISS erprobt wurde, ermöglicht es künftig, Pflanzen bedarfsgerecht zu bewässern und einen nachhaltigen Umgang mit der lebenswichtigen Ressource sicherzustellen. Für diese Entwicklung erhält ein Team aus Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI und des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sowie der beiden Spin-offs constellr GmbH und SPACEOPTIX GmbH den Fraunhofer-Preis »Technik für den Menschen und seine Umwelt«.

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Neu entdeckter Signalweg schützt gezielt die Stammzellen der Pflanzenwurzel vor Salzstress

Ein Team von Wissenschaftlern, darunter Prof. Dr. Jörg Kudla vom Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen der Universität Münster, hat bei der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) einen Mechanismus gefunden, mit dem die Pflanzen ihre empfindlichen Stammzellen im Bildungsgewebe der Wurzelspitze vor Salzstress schützen.

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Wie Pflanzen mithilfe von Zucker Wurzeln schlagen

Ein grundlegender molekularer Mechanismus kontrolliert zusammen mit der Umverteilung von Zucker innerhalb der Pflanzen die Ausbildung neuer Seitenwurzeln. Er beruht auf der Aktivität eines bestimmten Faktors, dem Protein „Target of Rapamycin“ (TOR), wie ein internationales Team von Pflanzenbiologen zeigen konnte. Ein besseres Verständnis der Prozesse, die auf molekularer Ebene die Wurzelverzweigung regulieren, könnte dazu beitragen, Pflanzenwachstum und damit Ernteerträge zu verbessern, so der Leiter der Forschungsarbeiten, Prof. Dr. Alexis Maizel vom Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg.

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Wegweiser durchs Genom

Pflanzen zeigen eine enorme Vielfalt züchtungsrelevanter Merkmale wie Pflanzenhöhe, Ertrag und Resistenzen gegenüber Schädlingen. Eine der größten Herausforderungen der modernen Pflanzenforschung ist es, die Unterschiede in der Erbinformation zu finden, die für diese Variation der Merkmale verantwortlich sind. Ein Forschungsteam unter Leitung der AG „Crop Yield“ am Inst.f. Molek.Physiologie der HHU entwickelte ein Verfahren, um diese speziellen Unterschiede in der Erbinformation zu identifizieren. Am Beispiel von Mais demonstrieren sie das große Potenzial der Methode und präsentieren Regionen im Maisgenom, die bei der Züchtung zur Ertragsteigerung und der Schädlingsresistenz helfen können.

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ZALF-Studie: Silizium-Düngung steigert Weizenerträge und Wasserverfügbarkeit

Für eine in der Fachzeitschrift “Science of the Total Environment” erschienene Studie unter Leitung des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) wurden erstmals die Auswirkungen von Silizium-Düngung auf Weizenerträge untersucht. In einem Feldversuch auf Grenzertragsböden in Brandenburg bildeten die Pflanzen deutlich mehr Biomasse aus: Der Ertrag im Vergleich zur konventionell bewirtschafteten Fläche stieg um 80 Prozent. Auch die Bindung von Kohlenstoff im Boden sowie die Verfügbarkeit von Wasser verbesserten sich durch die Düngung deutlich. Perspektivisch könnte dies die Robustheit der Pflanzen gegenüber Dürreepisoden verbessern.

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Umweltwissenschaftliche Vortragsreihe: Nachhaltiger Pflanzenanbau im Zeichen des Klimawandels

Welche Bedeutung Biodiversität und insbesondere eine auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Produktion von Pflanzen für den Klimaschutz hat, ist Thema des Kolloquiums „Heidelberger Brücke“. Dazu lädt das Heidelberg Center for the Environment (HCE) der Ruperto Carola ein. Zum Auftakt der Reihe „Nachhaltiger Pflanzenanbau im Zeichen des Klimawandels“ spricht Prof. Dr. Wilhelm Jelkmann vom Julius Kühn-Institut, dem Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen. In seinem Vortrag am 26. April 2023 wird er über die Auswirkungen veränderter klimatischer Bedingungen auf den Weinbau sprechen. Die insgesamt vier Veranstaltungen in diesem Sommersemester finden mittwochs um 17 Uhr online statt.

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Artenvielfalt in der Hauptstadt: Botanischer Garten Berlin ruft zur Beteiligung an iNaturalist City Nature Challenge auf

Vom 28. April bis zum 1. Mai 2023 findet die iNaturalist City Nature Challenge 2023 statt. Bei dem weltweiten Städtewettbewerb geht es darum, möglichst viele Arten (Tiere, Pflanzen, Pilze, Flechten, Algen) innerhalb der Stadtgrenzen zu entdecken, im Bild festzuhalten und auf der Plattform iNaturalist einzustellen. Im Nachgang werden alle Funde von der Online-Community klassifiziert. Auch die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Botanischen Gartens Berlin begeben sich auf die Suche.

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Botanischer Garten der HHU im Frühling: Blühende Bäume, beeindruckende Blumen

Der Frühling ist im Botanischen Garten der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) angekommen, an allen Stellen sprießt, knospt und blüht es. Neben all dieser Pracht sind aber auch unscheinbare Pflanzen zu entdecken, die an der HHU geschützt angepflanzt werden. Dies und mehr lädt zu einem Rundgang ein, der Botanische Garten im Düsseldorfer Süden hat täglich geöffnet.

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Konkurrenz unter Bakterien sorgt für Wohlergehen von Pflanzen

Forschende des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam natürliche chemische Strategien identifiziert, die Bakterien nutzen, um Konkurrenten fernzuhalten und sich erfolgreich auf Pflanzen zu vermehren. Die Studie wurde jetzt in der Zeitschrift PNAS veröffentlicht.

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An der „Auferstehung“ sind viele Gene beteiligt

Manche Pflanzen können Monate ohne Wasser überleben, um dann nach einem kurzen Regenguss wieder zu ergrünen. Eine aktuelle Studie der Universitäten Bonn und Michigan zeigt, dass dafür kein „Wunder-Gen“ verantwortlich ist. Stattdessen ist diese Fähigkeit Folge eines ganzen Netzwerks von Erbanlagen, die fast alle auch in empfindlicheren Arten vorkommen. Die Ergebnisse sind bereits vorab online in der Zeitschrift „The Plant Journal“ erschienen. Die Printausgabe wird demnächst veröffentlicht.

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Forscherteam entdeckt in Arabidopsis thaliana neuen Signalweg bei niedrigem Sauerstoffgehalt

Der Klimawandel führt zu einem vermehrten Auftreten von Wetterextremen. Im Fokus stehen bisher vor allem lange Dürre- und Hitzeperioden. Doch auch intensive Niederschläge stellen eine Bedrohung dar, da ein Übermaß an Wasser zu Staunässe oder im Extremfall zu Überschwemmungen führt. Das wiederum ruft bei Pflanzen einen Sauerstoffmangel hervor. Ein Forscherteam unter der Leitung des IPK Leibniz-Instituts und der Universität Bielefeld hat nun in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana einen neuen Signalweg entdeckt. Dieser verbindet bei Sauerstoffmangel ein Stresssignal mit der Initiierung einer transkriptionellen Anpassungsreaktion. Im Journal PNAS wurden jetzt die Ergebnisse veröffentlicht.

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IPK-Forscher geben Einblick in den Mechanismus der Ertragsbildung bei Gerste

Blütenbildene Pflanzen mit nicht determinierten Blütenständen produzieren oft mehr Organe als sie benötigen. Ein internationales Forscherteam unter Leitung des IPK-Leibniz-Instituts hat nunmehr zeigen können, dass die ersten Schritte der Blütchenbildung bei Gerste molekular von ihrer Reifung zu Körnern entkoppelt sind. Während die Blütchenbildung von speziellen Genen diktiert wird, wird das Wachstum der Blütchen durch Lichtsignal-, Chloroplasten- und Gefäßentwicklungsprogramme gesteuert. Dabei spielt das Gerste CCT MOTIF FAMILY 4 (HvCMF4)-Protein eine zentrale Rolle. Die Ergebnisse geben Einblicke in die molekularen Grundlagen der Ertragsentwicklung bei Getreidepflanzen.

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Samenkeimung: Die Doppelrolle der Lichtrezeptoren

Bei vielen Pflanzen hängt die Samenkeimung von Licht ab. Aber nicht immer: Aethionema arabicum, eine an schwierige Umweltbedingungen angepasste Pflanze, macht es auf ihre eigene Weise. Hier spielen die Phytochrome eine unerwartete Rolle bei der Samenkeimung und stimmen diesen Prozess auf die optimale Jahreszeit ab. Diese Erkenntnisse, die jetzt in Plant Physiology veröffentlicht wurden, sind ein überzeugendes Beispiel für die evolutionäre Neuverknüpfung von Signalmodulen, die Pflanzen bei der Anpassung an ihre Lebensräume helfen. Die Studie wurde von ForscherInnen des Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften geleitet.

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Zelluläre Müllabfuhr: Wie der “Selbstverzehr” molekular reguliert wird

Autophagie oder „Selbstverzehr“ ist ein wichtiger zellulärer Qualitätskontrollmechanismus zur Beseitigung von Proteinaggregaten und beschädigten Zellteilen. Dieser Mechanismus ist unter normalen Bedingungen inaktiv und wird erst bei anhaltendem Zellstress aktiviert. Forschende des Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Max Perutz Labs haben einen molekularen Schalter entdeckt, der die Autophagie in Pflanzen reguliert. Sie zeigten, dass dieser Regulationsmechanismus in Eukaryoten konserviert ist. Die Ergebnisse wurden im EMBO Journal veröffentlicht.

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Zikaden beim Saugen zuschauen, um Pflanzen zu schützen

Die Insekten können das gefährliche Feuerbakterium auf Reben übertragen. Forschende des JKI analysieren Fraßverhalten, um Risiko für den Weinbau zu ermitteln.

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Neuer Wirkstoff aus Bakterien könnte Pflanzen schützen

Bakterien der Gattung Pseudomonas produzieren einen stark antimikrobiellen Naturstoff. Das haben Forschende des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI) entdeckt. Sie wiesen nach, dass die Substanz sowohl gegen pflanzliche Pilzkrankheiten als auch gegen human-pathogene Pilze wirkt. Die Studie wurde im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.

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