Wie Pflanzen ihren Symbiosepartnern näherkommen

Düngerproduktion im eigenen Keller: Leguminosenpflanzen wie etwa Erbsen, Bohnen und verschiedene Kleearten erhalten von symbiotische Bodenbakterien in spezialisierten Strukturen ihrer Wurzeln organischen Stickstoff, den sie zum Wachstum brauchen. Ein Team um den Zellbiologen Prof. Dr. Thomas Ott, von der Fakultät für Biologie der Universität Freiburg, hat nun einen Faktor in den Wurzelzellen nachgewiesen, den die Pflanzen für den ersten physischen Kontakt mit diesen so genannten Knöllchenbakterien benötigen, die im Boden leben. Sie entdeckten ein nur in Leguminosen vorkommendes Protein namens Symbiotic Formin 1 (SYFO1) und wiesen seine essentielle Rolle für die Symbiose nach.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Artenvielfalt in Nebelwäldern schwindet – auch in Schutzgebieten

Die Fläche der tropischen Bergnebelwälder wird weltweit kleiner. Dies hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL zum ersten Mal mithilfe von Satellitendaten nachweisen können. Mit der Abnahme ist ein immenser Verlust an Pflanzen und Tieren verbunden, die in diesen Wäldern vorkommen. Schutzgebiete zeigen dabei kaum Wirkung.

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Millionen winziger Pilzarten bisher ohne Namen

Millionen kleiner Pilzarten haben noch keine Namen, darunter auch Krankheitserreger für Menschen, Tiere und Pflanzen. Ein Team von Forscher*innen hat nun neue Möglichkeiten zur Namensgebung von Pilzen vorgestellt. Daran mitgearbeitet hat Prof. Dr. Marco Thines vom LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG) sowie international führende Systematiker*innen. Sogenannte Mikropilze sind teilweise nur aus genetischen Analysen von Umweltproben bekannt. Gängige Bestimmungsschlüssel sind auf sie nicht anwendbar. Die im Fachmagazin „Nature Microbiology“ vorgestellten Systeme orientieren sich an der Namensgebung von Bakterien und basieren auf molekulargenetischen Eigenschaften.

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Studie zeigt, wie Pflanzen mithilfe von Bakterien ihre Stickstoffversorgung selbst regeln können

Pflanzen reichern Boden mit Flavonoiden an, damit sich mehr Stickstoff produzierende Bakterien ansiedeln / Studie könnte langfristig zu neuen Sorten führen, die weniger Dünger benötigen

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Bakterien helfen Pflanzen, besser zu wachsen

Eine aktuelle Studie der Universität Bonn und der Southwest University in China wirft Licht auf eine ungewöhnliche Wechselbeziehung: Mais kann spezielle Bodenbakterien anlocken, die ihm im Gegenzug beim Wachstum helfen. Die Ergebnisse könnten langfristig zur Züchtung neuer Sorten führen, die mit weniger Dünger auskommen und daher die Umwelt weniger belasten. Die Studie erscheint in der renommierten Fachzeitschrift Nature Plants.

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Die Kortikalreaktion bei Pflanzen entdeckt

Biologen:innen aus Regensburg und Wuhan haben einen Mechanismus entdeckt, wie Pflanzen verhindern, dass Eizellen von mehreren Spermazellen befruchtet werden.

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Echtzeit-Einblicke in das Innenleben von Pflanzen: Neuer Biosensor macht Steuerungshormon Auxin in Zellen sichtbar

Das Hormon Auxin hat eine zentrale Bedeutung für die Entwicklung von Pflanzen. Wissenschaftler*innen an der Universität Bayreuth und am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen haben jetzt einen neuartigen Sensor entwickelt, der die räumliche Verteilung von Auxin in den Zellen lebender Pflanzen in Echtzeit sichtbar macht. Der Sensor eröffnet der Forschung völlig neue Einsichten in das Innenleben von Pflanzen. Auch Einflüsse wechselnder Umweltbedingungen auf das Wachstum können jetzt zeitnah aufgespürt werden. In der Zeitschrift Nature stellt das Team seine Forschungsergebnisse vor.

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Invasive aquatische Arten verursachen Schäden in Milliardenhöhe

Erste globale Studie zu den wirtschaftlichen Kosten invasiver aquatischer Arten veröffentlicht

Wenn sich Pflanzen oder Tiere aufgrund menschlicher Aktivitäten in Ökosystemen außerhalb ihres natürlichen Verbreitungsgebietes etablieren, können sie erhebliche wirtschaftliche Schäden verursachen. Sie können beispielsweise kommerziell genutzte Arten verdrängen oder Krankheiten beim Menschen verursachen. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des GEOMAR hat nun erstmals die weltweiten Kosten von invasiven, im Wasser lebenden Arten veröffentlicht. Die Kosten belaufen sich allein im Jahr 2020 auf mehr als 20 Milliarden US-Dollar.

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Höhere ausgebrachte Toxizität gefährdet Pflanzen und Insekten

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Koblenz-Landau haben nachgewiesen, dass die in der Landwirtschaft ausgebrachte Giftigkeit von Pflanzenschutzmitteln (Pestizide) für Pflanzen und Insekten erheblich zugenommen hat. In einem Artikel, der in der aktuellen Ausgabe der amerikanischen Fachzeitschrift Science erscheint, zeigen die Autoren außerdem, dass dieser Anstieg auch bei genetisch veränderten Nutzpflanzen zutrifft, die eigentlich die Pestizidbelastung für die Umwelt reduzieren sollten.

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Antireflexfolie: Was Hightech von Pflanzen lernen kann

Von Pflanzen inspirieren lässt sich das Hightech-Unternehmen Phytonics, ein Spin-off aus dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT): Die Phytonics Folie mit Mikro- und Nanostrukturen nach dem Vorbild von Rosenblütenblättern entspiegelt Oberflächen aller Art, macht Solarmodule bis zu zehn Prozent effizienter und verleiht vielen Gegenständen ein edles samtiges Erscheinungsbild. Bei der Hannover Messe 2021 vom 12. bis 16. April ist die Innovation am virtuellen Stand „Future Hub“ des KIT zu sehen.

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Pflanzen erinnern sich an Trockenheit

Bei Trockenheit benutzen Pflanzen ein von Tieren bekanntes Signalmolekül, um ihren Wasserverlust zu begrenzen. Es verschafft ihnen eine Art Gedächtnis dafür, wie trocken der Tag war.

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Die beständige Gefahr nach Landschaftsbränden: Verkohlte Pflanzen enthalten schädliche freie Radikale

Jedes Jahr verbrennen weltweit schätzungsweise vier Prozent der Landoberfläche. Zurück bleiben mehr als 250 Megatonnen verkohlter Pflanzen. Eine Studie der Universität Wien hat in diesen Kohlen nun erstmals erhöhte Konzentrationen umweltbeständiger freier Radikale nachgewiesen – und das teilweise noch fünf Jahre nach dem Brand. Diese können reaktive Substanzen generieren, welche wiederum Pflanzen und Lebewesen schaden. Die Forscher*innen um Gabriel Sigmund und Thilo Hofmann haben Kohleproben aus den Rückständen von Wald-, Gras- und Buschbränden in unterschiedlichen klimatischen Zonen analysiert. Die Studie erscheint in Nature Communications Earth & Environment.

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Das Naturhistorische Museum koordiniert das Projekt ABOL österreichweit für weitere drei Jahre

Die österreichweite Initiative ABOL (Austrian Barcode Of Life, www.abol.ac.at) startet in die dritte Phase. Angesichts der aktuellen Biodiversitätskrise hat die Verfügbarkeit von Biodiversitätsdaten enorme Bedeutung erlangt. ABOL koordiniert nicht nur die genetische Erfassung der in Österreich vorkommenden Tier-, Pflanzen- und Pilzarten mittels DNA-Barcoding, sondern engagiert sich auch in europäischen und globalen Projekten zur Erfassung der Biodiversität. Die ABOL-Koordination wird für die nächsten drei Jahre weiterhin vom Bundeministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung finanziert.

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Forscher zeigen, wo und wie Pflanzen den Nährstoff Kalium wahrnehmen

Ein deutsch-chinesisches Forscherteam hat nun erstmals gezeigt, wo und wie Kalium in der Wurzel wahrgenommen wird und welche Signalwege die Anpassung des Wurzelwachstums und der Kaliumaufnahme koordinieren, damit die Kaliumversorgung der Pflanze aufrechterhalten wird.

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Fortschritt für CRISPR/Cas: Forschende schalten viele Pflanzen-Gene auf einmal aus

Viele Mutationen auf einen Streich: Mit Hilfe einer verbesserten Variante der Gen-Schere CRISPR/Cas9 lassen sich bis zu zwölf Gene in Pflanzen auf einmal ausschalten. Bislang war das nur für einzelne Gene oder kleine Gruppen möglich. Entwickelt wurde der Ansatz von Forschenden der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB). Mit der Methode lässt sich das Zusammenspiel verschiedener Gene besser erforschen. Die Studie erschien in der Fachzeitschrift “The Plant Journal”.

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Neue Studie zeigt: Pflanzen passen ihre Photosynthese an unberechenbare Klimabedingungen an

Die Aufnahme von CO₂ aus der Luft ist ein wesentlicher Prozess der pflanzlichen Photosynthese. In trockenen Gebieten verlegen einige Pflanzen diesen Vorgang in die Nacht, damit sie tagsüber ihre Spaltöffnungen geschlossen halten und die Verdunstung von Wasser verringern können. Hierfür besitzen sie einen speziellen Photosynthese-Mechanismus (Crassulacean acid metabolism, CAM). In welchem Umfang Pflanzen diesen Mechanismus für ihren Energiehaushalt nutzen, hängt auch von der Unregelmäßigkeit der Niederschläge ab. Darüber berichten Wissenschaftler*innen der Universität Bayreuth, der Universität Hohenheim und der Stellenbosch University in Südafrika in der Zeitschrift „New Phytologist“.

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Künstliches Licht beeinflusst die Pflanzenbestäubung auch am Tag

Strassenlaternen verändern die Anzahl der Blütenbesuche von Insekten nicht nur nachts, sondern auch tagsüber. Künstliches Licht in der Nacht beeinflusst somit indirekt die gesam-te Gemeinschaft von Bestäubern und Pflanzen – mit unbekannten Folgen für das Ökosystem, wie Forschende von Universität Zürich und Agroscope erstmals nachweisen.

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Beziehungsstatus: komplex

Internationales Forscherteam mit österreichischer Beteiligung liefert neue Erkenntnisse über Immunantworten von Pflanzen auf Bakterien – mögliche Anwendung: wachstumsfördernde Mikroben könnten eine Pflanze leichter besiedeln.

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Fossiler Fressrausch: 47 Millionen Jahre alte Fliege mit vollem Bauch gefunden

Ein internationales Team von Wissenschafter*innen um Fridgeir Grímsson von der Universität Wien hat eine bisher unbekannte fossile Fliegenart in alten Seesedimenten der Grube Messel, einem UNESCO-Weltkulturerbe in Deutschland, gefunden. Im Magen des fossilen Insekts wiesen die Forscher*innen Pollen von verschiedenen Pflanzen nach, die seltene Einblicke in das Fressverhalten, die damalige Ökologie und die Rolle der Fliege als Bestäuberin ermöglichen. Die Studie erscheint in “Current Biology”.

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Chemisches Signal vermindert in Pflanzen Wachstumsprozesse zugunsten der Schädlingsabwehr

Pflanzen der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana bilden bei Schädlingsbefall Beta-Cyclocitral. Dieses flüchtige Signalmolekül verstärkt die Verteidigung während es die Bildung wachstumsrelevanter Stoffe hemmt, indem es den MEP-Stoffwechselweg verlangsamt. Da der MEP-Stoffwechselweg nur in Pflanzen und Mikroorganismen vorkommt, nicht aber in Tieren, eröffnen Kenntnisse über ein Signalmolekül wie Beta-Cyclocitral neue Möglichkeiten zur Entwicklung von Pflanzenschutzmitteln oder antimikrobiellen Wirkstoffen, die diesen Signalweg blockieren.

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Wie eine Pflanze ihr Wachstum reguliert

Pflanzen zeigen polares Wachstum: Der Spross von Pflanzen wächst zum Licht, um dieses optimal nutzen zu können und die Wurzeln wachsen in Richtung des Erdmittelpunktes in den Boden. Wie die molekularen Mechanismen funktionieren, die diese Prozesse steuern, hat ein Team der Technischen Universität München (TUM) in Zusammenarbeit mit zwei Wiener Arbeitsgruppen nun genauer beschreiben können.

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Ein Schub für die Pflanzenforschung

Mit Hilfe der Optogenetik lassen sich Zellen gezielt mit Licht aktivieren und erforschen. Wissenschaftlern der Universität Würzburg ist es jetzt gelungen, diese Technik auf Pflanzen zu übertragen.

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Den Mechanismen der Umweltanpassung von Pflanzen auf der Spur

Pflanzenbiologie: Veröffentlichung in PNAS

Ein Forschungsteam vom Tokyo Institute of Technology und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat die Regulation von Enzymaktivitäten in den Chloroplasten von Pflanzen untersucht. In der aktuellen Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) beschreiben sie deren Abhängigkeit von der Lichtintensität und damit von sich ändernden Umweltbedingungen.

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Was Klimakapriolen bei Pflanzen auslösen können

Der Klimawandel dürfte Pflanzen nicht nur durch Wetterextreme beeinflussen. Auch eine ungewohnte Kombination neutraler Reize – warme und kurze Tage – kann Reaktionen wie Missbildungen der Blätter auslösen.

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Wie Pflanzen Abwehrgifte bilden ohne sich selbst zu schaden

In einer neuen Studie in Science klären Forschende des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie und der Universität Münster die Biosynthese und genaue Wirkungsweise von Diterpen-Glykosiden in wilden Tabakpflanzen auf. Diterpen-Glykoside dienen der Verteidigung gegenüber Fressfeinden. Die Abwehrstoffe greifen bestimmte Teile der Zellmembran an. Um sich selbst vor den eigenen Giften und der Zerstörung der Zellmembran zu schützen, speichern Tabakpflanzen die Abwehrstoffe in einer ungiftigen Form, die auf eine besondere Art und Weise gebildet wird. Selbsttoxizität und der Schutz davor scheinen bei der Evolution der pflanzlichen Abwehr eine größere Rolle zu spielen als bislang angenommen.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft