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.

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.

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.

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«.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

In tropischen Gebirgen nimmt die Zahl der Insekten mit zunehmender Höhe ab. Dadurch verschärft sich in Gebirgshochlagen die Konkurrenz zwischen Pflanzenarten, die sich auf den Fang von Insekten als wichtige Nährstoffquelle spezialisiert haben. Wie kreativ einige dieser Pflanzenarten mit dieser Situation umgehen, zeigt ein Forschungsteam mit Prof. Dr. Gerhard Gebauer von der Universität Bayreuth in den „Annals of Botany“. Auf Borneo haben einige Arten der Kannenpflanze Nepenthes ihre Ernährung umgestellt: Mit ihren Fangfallen, die ursprünglich der Erbeutung von Insekten dienten, nehmen sie den Kot von Säugetieren auf und sind dadurch sogar besser mit Nährstoffen versorgt als zuvor.

Nicht-vaskuläre Moose leben in Kolonien, die den Boden bedecken und winzigen Wäldern ähneln. In einem echten Wald konkurrieren die Pflanzen in verschiedenen Schichten des Kronendachs um Licht. Wenn eine Pflanze nicht genügend Sonnenlicht empfängt, stellt sie die seitliche Verzweigung ein und wächst stattdessen in die Höhe. Forschende des Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften entdeckten, dass das Lebermoos, dessen Pflanzenkörper sich grundlegend von dem vaskulärer Pflanzen unterscheidet, seine Architektur ebenfalls an die Lichtverhältnisse anpasst. Die Ergebnisse wurden in Current Biology veröffentlicht.

Im hohen Norden hinterlässt der Klimawandel besonders deutliche Spuren. Eine neue Studie in Finnland zeigt nun, dass es parallel dazu dramatische Veränderungen bei den bestäubenden Insekten gegeben hat. Forscher:innen der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, des UFZ und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) haben festgestellt, dass sich das Netzwerk von Pflanzen und ihren Bestäubern dort seit dem Ende des 19. Jahrhunderts massiv verändert hat. Möglicherweise könne das dazu führen, dass Pflanzen künftig weniger effektiv bestäubt werden und sich dadurch schlechter vermehren, warnen die Wissenschaftler:innen im Fachjournal Nature Ecology & Evolution.

Forschenden des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie ist es gelungen mittels einer von ihnen entwickelten cleveren Kombination aus klassischer Pflanzenveredelung mit hochmoderner Molekularbiologie stabile geneditierte Pflanzen herzustellen, die nicht von klassisch gezüchteten oder natürlich entstandenen Mutationen zu unterscheiden sind. Diese neu entwickelte Methode ist außerdem geeignet schneller Pflanzen mit den gewünschten Eigenschaften zu züchten und kann bei einer Vielzahl von Pflanzen genutzt werden, bei denen bisher die Geneditierung nicht eingesetzt werden konnte. Veröffentlicht haben die Forscher*innen ihre Ergebnisse aktuell im Fachjournal Nature Biotechnology.

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg hat durch die Sequenzierung von 1.000 Pflanzen herausgefunden, dass wichtige Prozesse in der Meiose – „crossover interference“ und „crossover assurance“ – durch das Protein ASYNAPTIC 1 (ASY1) reguliert werden. Die Ergebnisse könnten unter anderem für die Züchtung von Nutzpflanzen relevant sein und wurden in der Fachzeitschrift „PNAS nexus“ veröffentlicht.

Eine Forschungsgruppe an der Universität Bern erforscht, wie Pflanzen «atmen». Nun konnten sie neue Erkenntnisse dazu gewinnen, wie Gräser effiziente «Atmungsporen» auf ihren Blättern entwickeln. Wenn wichtige Komponenten in diesem Entwicklungsprozess fehlen, wird der Gasaustausch zwischen Pflanze und Atmosphäre beeinträchtigt. Die Erkenntnisse sind auch wichtig im Hinblick auf den Klimawandel.