Pflanzenforschung.de - Blattgeflüster BLOG

Der Gewinner unseres Blattgeflüster Fotowettbewerbs 2022 ist Philipp Niemeyers Foto „Blatternte“. Die Jury hat das Bild voll und ganz überzeugt – es gibt Einblick in den Arbeitsalltag eines Pflanzenforschers und spielt gleichzeitig sehr schön mit Licht und Linienführung.
Im Hintergrund sind große Klimakammern zu sehen, in denen Pflanzen für Experimente unter perfekten Bedingungen angezogen werden.

Philipp forscht am Albrecht-von-Haller Institut der Universität Göttingen, Abteilung Biochemie der Pflanze. Für das Foto hat er einen Kollegen bei der Arbeit begleitet. Hier werden junge Pflänzchen der Ackerschmalwand (Arabidopsi thaliana) mit Bakterienlösung infiziert um molekulare Grundlagen das pflanzliche Immunsystems zu untersuchen.

Für das Projekt wurde ein Gen in den Pflanzen mutagenisiert und dadurch inaktiviert. Erstaunlicherweise zeigten die Mutanten eine bessere Immunantwort gegenüber Bakterien. Die Forscher fanden heraus, dass diese Pflanzen eine bestimmte Säure anreichern, die eine erhöhte Resistenz gegen Krankheitserregern bewirkt. Diese Forschungsergebnisse können für ZüchterInnen interessant sein, die krankheitsresistente Getreidesorten entwickeln wollen.

Dieses schöne Foto wurde von Julia Eydam eingereicht. Julia forscht am Lehrstuhl für Biochemie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen. Unter der Leitung von Prof. Dr. Uwe Sonnewald wird hier mit verschiedenen Nutzpflanzen wie Cassava, Zuckerrübe und Kartoffel gearbeitet. Julia ist Teil der „Kartoffel-Gruppe“, in der die molekularen Hintergründe der Knollenbildung und die Reaktion von Kartoffeln auf Hitze und Trockenheit untersucht werden.

Dabei kommt auch Solanum pinnatisectum, einer Wildkartoffelart aus Zentralmexiko, zum Einsatz, wie sie auf Julias Foto zu sehen ist.

Julia schreibt zu ihrem Bild: „Ich fotografiere gerne auch in meiner Freizeit und freue mich immer wieder, wenn mein Kollege Rabih und ich in unseren Klimakammern Pflanzen ablichten können. Es ist faszinierend, wie die Pflanzen mit verschiedenen Lichtbedingungen wie aus einer anderen Welt wirken und ganz andere Eindrücke vermitteln können.

So ist die Blüte der wilden Kartoffel (Solanum Pinnatisectum) im normalen Tageslicht weiß. Im blauen Licht und durch einen Gelbfilter gesehen erstrahlt sie durch Reflektion des Lichtes hingegen blau. Die Blätter beispielsweise leuchten in diesem Licht nicht grün, sondern rot, aufgrund der Autofluoreszenz der Chlorophyllfarbstoffe. Das Blaulicht dient in diesem Experiment der Anregung und Sichtbarmachung von Viren, welche mit einem Grün fluoreszierenden Protein (GFP) markiert sind. Dadurch können wir die Ausbreitung des Virus in lebenden Pflanzen untersuchen. Die abgebildete Pflanze diente bei unseren Experimenten als Kontrolle und war daher nicht mit Viren infiziert.“

Das Foto wurde von Saiko Yoshida aufgenommen. Sie schreibt zu ihrem Bild: „ Das Foto wurde aufgenommen, kurz nachdem der Gärtner meine Tomatensämlinge gegossen hatte. Sie sahen nach dem Gießen am glücklichsten aus, und sahen aus, als würden sie tanzen und mit Wassertropfen spielen. Dieses Foto wurde nur einen Moment aufgenommen, bevor zwei Wassertropfen aufeinandertreffen und eins werden. Es sah für mich aus wie ein Kuss."

Weiterhin erklärt sie: "Ich bin fasziniert von den schönen Formen von Pflanzen und deshalb studiere ich molekulare Mechanismen, die die ihre Form regulieren. Als ich dieses Foto machte, arbeitete an der Universität Bern. Ich habe untersucht, wie Licht die Bildung und die Positionierung von Blättern an der Sprossspitze steuert. Dabei spielen Pflanzenhormone eine wichtige Rolle. Für meine Untersuchungen der Pflanzenentwicklung sind Tomatenpflanzen ein guter Modellorganismus. Ich habe sie hauptsächlich wegen ihrer größeren Sprossspitze verwendet, die es einfacher macht, sie zu sezieren und zu kultivieren.“

Nicht nur technisch hat uns dieses ästhetische Foto sehr beeindruckt - der Moment, in dem die Tropfen während der Pflanzenforschungsarbeit aufgenommen wurde, muss magisch gewesen sein - die Schönheit steckt im Detail.

Das ist kein flauschiger Flicken-Teppich, sondern ein pädagogisch wertvoller Feldversuch. Prof. John Clifton-Brown hat diese schöne Luftaufnahme eingereicht. Er lehrt an der Justus-Liebig-Universität Giessen. Zu seinem Bild erklärt er: "Dieser Feldversuch aus dem Jahr 2022 wurde angelegt, um Studenten darin zu schulen, die Unterschiede in den Ertragsmerkmalen zwischen sechs Arten zu untersuchen. Die sechs Arten Left to Right: Mais, Sorghum, Tritikale, Weizen, Soja and Sonnenblumen."

Diese als "Bonitierung" bezeichnete Erhebung von Merkmalen erfordert einiges an Training, um für Forschende und Pflanzenzüchter relevante Daten zu erhalten.

Barno Rezaeva forscht in der Arbeitsgruppe für Pflanzliche Reproduktionsbiologie am IPK Gatersleben. Sie arbeitet mit Leindotter (Camelina sativa) und etabliert neue Methoden zur Erforschung dieser ungewöhnlichen Modellpflanze. Ihr eindrucksvolles Foto entstand im Rahmen ihrer Doktorarbeit. Auf dem Foto ist ein sogenannter zygotischer Embryo des Leindotter zu sehen.
Die Embyonen werden zwei Wochen nach Bestäubung der Blüte aus den unreifen Schoten der Pflanzen entnommen und auf Induktionsmedium weitere zwei Wochen kultiviert. Das Medium enthält spezielle Basalmineralien und Indolylessigsäure. Bisher wurden erstaunliche Strukturen wie auf diesem Foto nur bei Embryonen des Leindotters beobachtet.
Barno schreibt zu ihrem Foto: „… letztendlich kann ich sagen, dass die Natur erstaunliche Kunst schaffen kann.“ Und unsere Jury findet, dass ihr Foto ein sehr schönes Beispiel dafür ist.

Arne Weinhold hat diesen Vielfraß fotografiert. Er forscht an der Ludwig-Maximilians-Universität in München. Das Foto entstand bei einem Projekt, dass untersucht, wie Pflanzen sich gegen Raupenfraß verteidigen.

Pflanzen sind durchaus in der Lage zu erkennen wer and ihnen frisst und können entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten. Beim wilden Tabak ist das vor allem die Produktion eines allgemein bekannten Giftstoffes: Nikotin.

Interessant wird es, wenn ein Spezialist wie der Tabakschwärmer ins Spiel kommt. Dieser ist nämlich weitestgehend immun gegen Nikotin, so dass die Pflanze viel tiefer in ihre Trickkiste greifen muss. Hier fängt die eigentliche Forschungsarbeit erst richtig an: Es geht darum, noch unbekannte Mechanismen der Insektenabwehr in Pflanzen zu untersuchen. Die Erkenntnisse können später auch für Züchtung neuer Sorten von Feldfrüchten nützlich sein.

Das Bild wurde von Prof. Christopher Grefen eingereicht. Prof. Grefen leitet die Arbeitsgruppe "Molecular and Cellular Botany" an der Ruhr Universität Bochum.

Sein Bild entstand mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops. Als Expertin für diese komplexen Geräte war Tanja Rollnik bei der Aufnahme beteiligt. Wir erhalten hier einen Blick in das Blatt der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana).

Um die inneren Strukturen von Pflanzenorganen bis auf die Ebene von Membranen in den Zellen sichtbar zu machen, wurde die Gefrierbruch-Technik verwendet. Das Pflanzenmaterial wird dazu sehr schnell eingefroren – zum Beispiel mit Hilfe von flüssigem Stickstoff. Dann wird das Material physisch aufgebrochen und Kondenswasser wird durch sogenannte Sublimation entfernt. Es folgt eine Bedampfung der Proben mit Platin. Der feine Metallfilm wirkt wie ein Abdruck der Pflanzenprobe, der im Rasterelektronenmikroskop sichtbar gemacht wird.

Prof. Grefen untersucht mit dieser Methode die Form der Spaltöffnungen an der Unterseite der Blätter. Diese Öffnungen, auch Stomata genannt, sind für die Regulierung des Gasaustauschs zwischen dem Blattinneren und der Umwelt von großer Bedeutung.

Dieses Foto von Melanie Kreiss zeigt Moos (Physcomitrium patens), das auf einer Agarplatte wächst. Zu sehen ist ein Netzwerk aus sogenannten protonemalen Filamenten. Das ist die juvenile Phase von Physcomitrium. Bilden diese Filamente Knospen, entsteht die adulte Form, die Gametophoren des Mooses.

Melanie promoviert in der Arbeitsgruppe von Prof. Ute Höcker am Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität Köln. Ihre Arbeitsgruppe untersucht, welche molekularen Mechanismen es Pflanzen ermöglichen, ihr Wachstum und ihre Entwicklung an die vorherrschenden Lichtbedingungen anzupassen.

Der Umweltfaktor Licht spielt für Pflanzen eine besonders wichtige Rolle. Da es Pflanzen als primäre Energiequelle dient, ist eine optimale Anpassung an die Lichtbedingungen von besonderer Bedeutung. Um das Licht in ihrer Umgebung zu detektieren und ihr Wachstum sowie ihre Entwicklung optimal darauf abzustimmen, haben Pflanzen im Laufe der Evolution ein hochkomplexes Lichtsignalnetzwerk entwickelt.

In ihrer Doktorarbeit untersucht Melanie die Evolution der Lichtantwort in Pflanzen. Das Moos, Physcomitrium patens, ist für sie dabei ein wichtiger Modellorganismus.

Anne-Kathrin Pfrieme hat dieses Familientreffen abgelichtet. Anne-Kathrin ist Doktorandin am Julius Kühn-Institut (JKI) für Resistenzforschung und Stresstoleranz. Ihr Foto zeigt das Herzstück des Projektes Genbank2.0 am JKI: verschiedene Weizen und seine Vorfahren.

Im Mittelpunkt des Projektes steht die Charakterisierung der Weizensammlung der Genbank des IPK Gatersleben. Die hier verwahrten 9700 Winterweizen- und 9500 Sommerweizenakzessionen tragen vielfältige Merkmale, die für die Züchtung neuer Sorten mit verbesserten Eigenschaften von hohem Wert sind.

Für die spätere Nutzung der Sorten in der Pflanzenzüchtung ist eine einheitliche Charakterisierung notwendig, die am Standort des JKI Quedlinburg für die Pilzkrankheiten Braun- und Gelbrost erfolgt.

Aufgrund der großen Anzahl des zur Verfügung stehenden Sorten arbeiten Anne-Kathrin und ihre KollegInnen bei der Charakterisierung der Pflanzen mit einem robotergestützten optischen System im Hochdurchsatz.

Hier sehen wir einen Infektionstest am Julius Kühn Institut (JKI) für Rebenzüchtung in Geilweilerhof. Das Foto wurde von Julia Fuchs aufgenommen. Sie arbeitet am JKI Geilweilerhof als technische Angestellte.

Zu ihrem Foto schreibt Julia:
„Im Leben ist guter Schutz wichtig, so auch bei den Trauben. Im Bild sind gesunde Beeren neben Beeren mit Grauschimmelbefall zu sehen. Im gezeigten Test spielt die Festigkeit der Beerenhaut und die Dicke der Wachsschicht eine große Rolle für die Widerstandsfähigkeit der Sorte.“

Die Forschung am JKI für Rebenzüchtung ist wichtig, um neue Strategien zu entwickeln, um dem Weinbau Möglichkeiten aufzuzeigen, um in Jahren mit hohem Pilzdruck den Ertrag und die Qualität sichern zu können. So entstehen neue, pilzwiderstandsfähige Sorten, deren Beereneigenschaften das Risiko eines Grauschimmelbefalls deutlich reduzieren.

Die Wachsschicht von Beeren spielt dabei eine wichtige Rolle. Im Prinzip ist die Wachsschicht ein wasserabweisender Schutz der Pflanze gegenüber Umwelteinflüssen, dem Befall durch Pilze vorbeugt. Neue Rebsorten weisen oft eine deutlich dickere Wachsauflage auf als konventionelle Rebsorten.

Ob Pilzkrankheiten oder tierische Schädlinge, ob Klimawandel oder Weinqualität: die Rebenzüchtung leistet einen wesentlichen Beitrag zur Lösung anstehender Fragen und Probleme.

Fotografie ist für Julia Hobby und Leidenschaft. Deshalb darf sie für die Forschenden an ihrem Institut auch abteilungsübergreifend Fotos machen. So entstand das Bild „Safety first“ in Zusammenarbeit für die Arbeitsgemeinschaft Sensorgestützte Merkmalserfassung, die unter der Leitung von Dr. Katja Herzog Methoden zur frühzeitigen Bewertung von Zuchtmaterial entwickelt.