Pflanzenforschung.de - Blattgeflüster BLOG

#Moore sind Orte von #Schauermärchen, aber auch super #CO₂Speicher und Heimat vieler gefährdeter Arten. Um Pflanzen aus dem #Moor zu bewahren & untersuchen, sammeln & lagern Forschende sie in Form von #Diasporen. Das sind Teile von Pflanzen, die sich vermehren können – also Samen, Sporen, Früchte, aber auch Spross- oder Wurzelteile. Manchmal wird zu so einer Sammlung auch #Samenbank gesagt, aber das weckt gern falsche Assoziationen.
Eine Diasporenbank ist wie eine #Zeitmaschine, sie ermöglicht Forschenden eine #Zeitreise in die Vergangenheit. Gefährdete oder im Freien schon ausgestorbene Moorpflanzen können hier überleben.
Maren und Kai zeigen auf ihrem Gewinn-Bild viele kleine Mini-Moore im #Gewächshaus der @unihildesheim. Sie sammelten viele #Bodenproben aus brandenburgischen Mooren und bringen nun die darin enthaltenen #Samen unter kontrollierten Bedingungen zur #Keimung. Die beiden mögen an ihrem Bild, dass es die Vielfalt und die Bedeutung von Böden zeigt - im ästhetischen Kontrast der pinken Laborhandschuhe auf schokobraunem Hintergrund.
Die Mini-Moore erfand übrigens Kais Arbeitsgruppe: Da nur wenig Geld für die Untersuchungen zur Verfügung stand, kam in einer Mittagspause die Idee, Aufstrich-Boxen zu nutzen. Die ersten Prototypen funktionierten super. Innerhalb einer Woche verbauten die Forschenden mit viel Handarbeit und Fleiß fast 1000 schwarze #Boxen und 60 qm Gartenvlies. Sie zerschnitten mehr als 40 m weiße Elektroinstalationsrohre, die nun der Bewässerung und Kontrolle der Minimoore dienen.

Mitten im brasilianischen Pantanal war Pia auf Feldforschung und schoss ihr Gewinner-Bild mithilfe einer kleinen #Unterwasserkamera. In der Gegend stehen die #Bäume bis zu sechs Monate im Wasser – und wachsen trotzdem weiter. Viele Pflanzen haben Mechanismen entwickelt, um die #Überschwemmung zu überdauern. Pia und das Forschungsteam der @uni_hamburg, des Max-Planck-Instituts für Limnologie und Universität Cuiabá möchten herausfinden, wie die Pflanzen das schaffen.
Dazu fahren die Forschenden tief in die Wälder hinein. Pia findet das besonders beeindruckend, wenn das Wasser auf dem Höchststand ist und sie durch #Baumkronen fahren. Das Gewinn-Bild entstand auf einer solchen Fahrt von einem kleinen Holzboot aus.
Ihre Erkenntnisse sind wichtig, um vor Ort #Wiederaufforstung betreiben zu können, beispielsweise wenn die Flächen entlang der Flussläufe erodiert sind. Sie sind aber bezüglich #Klimawandel auch weltweit von Interesse. #Wetterextreme wie Überschwemmungen häufen sich, und nur angepasste Pflanzen überstehen längere Zeit im Wasser. Wenn man versteht, wie Pflanzen gegenüber Überschwemmungen tolerant werden, könnte man auch Kulturpflanzen dahingehend züchten.
Das artenreiche #Pantanal ist übrigens eines der größten #Feuchtgebiete der Welt. In der #Regenzeit läuft es praktisch voll. Die Pflanzen dort haben jedoch nicht nur mit Wasser zu kämpfen. #Rodung, klimatische Veränderungen und giftige Abwässer bedrohen dieses faszinierende und vielfältige #Ökosystem. Das Pantanal beheimatet auch eine Vielzahl an Tieren, die gerne an den Pflanzen knabbern – in der Trockenphase Landtiere, bei #Hochwasser Wassertiere. Kein Wunder in einem Ökosystem, in dem Orchideen mit Süßwasserschwämmen um Raum konkurrieren!

„Für mich zeigt es einerseits die Schönheit von Pflanzen und Forschung und erinnert mich täglich daran wie viele Dinge es gibt, die noch zu erforschen sind“, erläutert Markus zu seinem Gewinner-Bild, das wohl auch seinen Computer-Bildschirm ziert. Er forscht am #ipkgatersleben an einem evolutionär sehr alten Mechanismus der Genregulation, der uns von Pflanzen über Menschen bis zum Corona-Virus führt.
Alle Lebewesen können regulieren, wie aktiv ihre Gene sind. Das ist sehr wichtig, da verschiedene Zellen ja unterschiedliche Aufgaben haben. Manchmal werden Gene auch vollständig stillgelegt, das nennt man #Silencing. Bei der Pflanze auf dem Bild wurde ein Gen für ein fluoreszierendes Protein, das #GFP, eingebracht, um das Silencing zu untersuchen. Unter bestimmten Bedingungen wird das #Gen überall in der Pflanze stillgelegt. Nur in den #Staubblättern der #Blüte ist es aktiv. Diese #fluoreszieren daher, wie man auf dem Bild schön sehen kann. Warum aber das Silencing dort aufgehoben wird, ist noch nicht verstanden...
Der untersuchte Mechanismus kommt in allen höheren Lebewesen vor. Er spielt auch eine Rolle bei der Virus-Abwehr. Der Körper bildet dabei kleine RNAs, die die #Viren-Gene ausschalten. Diese #RNA-Schnipsel sind nicht nur bei #Virus-#Infektionen bei Pflanzen vorhanden. Auch bei #Corona-Infektionen von Menschen sind sie nachweisbar – und das sogar noch vor der #Antikörperbildung.
Dass Silencing nicht nur wichtig und spannend, sondern auch wunderschön aussehen kann, zeigt uns Markus mit seinem Bild.
 

Pflanzenforschung ist oft kein „nine-to-five“-Job, auch mal ‘ne #Nachtschicht kommt vor. Hier macht Marvin im nächtlichen Einsatz Hyperspektralaufnahmen. Um den Einfluss von Störlicht zu bestimmen, musste er seine #Messungen bei verschiedensten Lichtverhältnissen durchführen. Hier bei #Nacht, wo nur das definierte #Kunstlicht für Reflektion sorgt.
Die #hyperspektrale #Bildgebung macht unserem Auge Unsichtbares sichtbar. Sie hilft der Pflanzenforschung, aber auch etwa bei medizinischen, technischen oder geowissenschaftlichen Anwendungen. Neben der räumlichen #Dimension werden zu jedem Pixel hochaufgelöst spektrale Daten aufgenommen, die Rückschlüsse über Eigenschaften des Motivs zulassen. So erkennen Ärzte bestimmte Krankheiten – und genauso nutzt Marvin die #Technik, um Schäden an seinen Pflanzen zu detektieren: frühzeitiger, objektiver und in größerem Durchsatz, als Menschen es könnten. Das soll auch helfen, #Pflanzenschutzmittel zu sparen.
Zum Testen hat Marvin #Blattläuse und #Thrips auf die Pflanzen gebracht. Nach einiger Zeit fährt das #Messgerät durch die Zeilen und macht Aufnahmen. Ein Algorithmus soll anhand der Bilder schädlingsspezifische Schäden erkennen.
Das Messgerät hat Marvin übrigens am #JuliusKühnInstitut selbst zusammengeschraubt und dazu ein eigentlich als #Spritzroboter gedachtes Schienenfahrzeug frisiert. #Herzstück des Prototypen sind zwei Hyperspektralkameras, eine für sichtbares und eine für nahinfrarotes Licht.
Beim Basteln und Messen hatten Marvin und alle Helfenden auch ziemlich viel Spaß. Sie ließen es sich nicht nehmen, das enorme 0,08 km/h schnelle Messgerät anzufeuern und mit dem „Ententanz Song“ musikalisch zu begleiten. Davon hätten wir übrigens gern ein Video...!

Das Bild zeigt nicht etwa ein schlafendes #Alien, sondern die von Gerd @mikrohiker in Szene gesetzten "Fortpflanzungsorgane der Armleuchteralge Chara". Was es mit diesen Algen auf sich hat?
Die Chara-Expertin Irmgard Blindow sagte mal: „Wo Armleuchteralgen vorkommen, ist die Welt noch in Ordnung!“ Und dieses Zitat sagt bereits viel über die Algen aus. Denn #Armleuchteralgen sind oft Schlüsselorganismen ganzer See-#Ökosysteme, zugleich Nahrungsgrundlage und Wohnstube für viele Tiere. Sie sind #Pioniere bei Besiedlung neuer Gewässer, #Zeigerorganismen für die Gewässerqualität, und wurden zur „Alge des Jahres“ 2012 gekürt. Leider beinhaltet die #RoteListe gefährdeter Lebewesen auch rund 20 #Chara-Arten.
Für Forschende sind auch die #Fortpflanzungsorgane interessant. Auf dem Top Ten-Bild ist in der Mitte das #Oogonium, also das weibliche #Organ, sehr gut zu erkennen. Wie Gerd erläutert, ist es ist von fünf schraubigen Zellen umgeben. Links der #Eizelle befindet sich das orangene #Antheridium, in dem die männlichen #Fortpflanzungszellen gebildet werden.
Nach #Befruchtung bilden sich #Oosporen, die von einer Kalkhülle umgeben und extrem robust sind. Sie überleben Einfrieren, Austrocknung und auch die Passage durch den Darm von Vögeln. Die Oosporen helfen den #Algen bei der Ausbreitung und den Forschenden bei der #Stammbaumanalyse. Da die #Sporen lange überdauern, lässt sich die Chara-#Evolution mehr als 400 Millionen Jahre zurückverfolgen!
Gerd selbst ist übrigens #Landwirt und hat sich seine große Leidenschaft, die #photomicrography, eigens beigebracht. Mit seinen Fähigkeiten unterstützt er die weltweit größte Algensammlung CCAC an der @uni_duisburg_essen.

Völlig abgefahren, welche #Auswüchse #Pflanzenforschung wortwörtlich annehmen kann! Auf dem Bild schaut ihr von oben auf Mini-Rosen, an deren Blättern #Wurzeln wachsen. Das sieht nicht nur cool aus, sondern soll auch Apfelbäume gegen eine tückische Krankheit und den #Klimawandel wappnen. Wie das zusammenhängt, hat uns Philipp @zitrusfrucht_ erklärt, der an der @uni_hannover an diesem Thema arbeitet. Er will Rosen dazu bringen, ein größeres und stärker verzweigtes Wurzelsystem aufzubauen und bedient sich dafür am Trickkasten der #Natur: Er nutzt das natürlich vorkommende #Bakterium "Rhizobium rhizogenes". Dieses überträgt einen Teil seines Erbguts in die Pflanze, die dann dort Wurzeln bildet. Da sie besonders viele feine Wurzelhaare haben, nennt man sie „Hairy Roots“.
Zur Analyse kann man auch sogenannte Marker-#Gene in die Würzelchen einbringen. Diese fluoreszieren dann. Philipps Ziel ist es aber, Pflanzen #gentechnikfrei zu züchten. Aus den „#HairyRoots“ können wieder ganze #Rosen wachsen. Das ist zwar nicht einfach, lohnt sich aber, denn diese #Pflanzen haben das gewünschte vergrößerte Wurzelsystem. Hiermit können sie hoffentlich tiefe Bodenschichten besser erschließen und so der "Nachbaukrankheit" ein Schnippchen schlagen. Deren Erreger halten sich nämlich vor allem oben im #Boden auf. Toller Nebeneffekt: Vermutlich können diese Pflanzen nach #Trockenheit bei Regenfall schneller Wasser aufnehmen und kommen so auch besser mit den Auswirkungen des #Klimawandels zurecht.
Die Ergebnisse der Rosen-#Versuche lassen sich gut auf #Apfelbäume übertragen. Beide sind erstaunlich nah verwandt und gehören zu den #Rosengewächsen.
Philipp verriet uns noch, dass er ganz schön zu kämpfen hatte, diese #Fotos zu schießen. Unter sterilen Bedingungen musste er den Gefäßdeckel abnehmen und dabei #Licht & #Kamera so halten, dass er sich nicht selbst spiegelte. Wir finden: #Mission erfüllt!

Dieses Bild zeigt eine innige Liebe: Pflanzen und Insekten gehören nämlich einfach zusammen. Wusstet ihr, dass 90% der wilden Blütenpflanzen auf #Bestäuber angewiesen sind? Und dass 3 von 4 Nahrungspflanzen von #Insekten bestäubt werden? Eine aktuelle Schätzung geht davon aus, dass der volkswirtschaftliche Nutzen ihrer Leistung allein in Deutschland rund 3,8 Milliarden Euro beträgt! Die abgebildete #Honigbiene ist dabei die populäre #Frontfrau. Weltweit gibt es aber Backstage rund 20.000 Arten an #Wildbienen sowie Motten, Fliegen, #Wespen, Käfer und Schmetterlinge.
Andere Insekten sind beim Anbau von Pflanzen weniger willkommen, wenn sie ihnen schaden. Sie piksen, beißen, fressen und können zu massiven #Ernteverlusten führen. #Insektizide schützen die Pflanzen, können aber ungewollte #Nebenwirkungen haben, beispielsweise für die Bestäuber aber auch auf ganz unbeteiligte Insekten.
Der Einsatz von Insektiziden wird daher stark diskutiert, oft #emotional. Weltweit untersuchen daher Forschende die Auswirkung von #Pflanzenschutzmitteln, um eine wissenschaftliche Grundlage für Entscheidungen zu schaffen.
Richard arbeitet am Institut für Bienenschutz am #JuliusKühnInstitut. Sein Top Ten-Bild zeigt eine Aufnahme aus einem Feldversuch: Hier wurde Raps mit verschiedenen Insektizid-Mischungen behandelt. Das Team will herausfinden, wie sich Zusatzstoffe in diesem „Tankmix“ auf Honigbienen auswirken.

Die drei arbeiten in der Forschungsstelle für gartenbauliche Kulturpflanzen an der FH Erfurt @fherfurt und schreiben zu ihrem Bild:
„Ein kleines Experiment? Mal kurz ins Gewächshaus? Ein paar Proben nehmen? Nicht bei uns. Egal ob mit Petunien, Hortensien oder Pelargonien - unsere Versuche sind meist von großem Umfang. Je mehr Wiederholungen, desto besser. Folglich bedarf es dazu vieler Hände, die ineinander übergreifend arbeiten und reibungslos funktionieren. Klappt fast immer!“
Das unterhaltsame Bild zeigt mit einem Augenzwinkern viele Aspekte aus dem #Pflanzenforschungsalltag. Sie ist nämlich #Teamarbeit: Viele Menschen arbeiten Hand in Hand zusammen. Ein Versuch wird nicht nur einmal gemacht – nein, so oft, dass die Forschenden auch gute statistische Auswertungen machen können. Die Arbeit für die Pflanzenforschung ist vielfältig: von der #Pflanzenaufzucht übers Labor bis zum Computer. Es gibt immer was zu tun, und man kann jede Menge Spaß dabei haben!
Beim #Gartenbau geht's um die Produktion von Pflanzen zu verschiedenen Zwecken. Die Abgrenzung zum landwirtschaftlichen Bereich ist etwas schwammig. Grundsätzlich findet die gartenbauliche Pflanzenkultur eher in Gärtnereien als auf Feldern statt. Angebaut werden z.B. verschiedene Obst- und Gemüsesorten, aber auch Gehölze in Baumschulen oder #Zierpflanzen.
Der Gartenbau steht vor Herausforderungen: Die Kultivierung ist oft sehr intensiv; Produktionsprozesse sollen nachhaltiger werden. Auch übliche Verdächtigen wie Schädlinge, Krankheitserreger oder #Klimawandel sind ein großes Thema. Dass wir auch in Zukunft leckere, hübsche, nützliche Pflanzen zur Verfügung haben, daran wirkt die gartenbauliche #Forschung mit. Offenbar mit viel Fleiß und Freude ;-)

Tolles Bild! – Und was genau ist „Anthraknose“?
Das ist eine fiese #Krankheit, die sogenannte #Brennfleckenkrankheit. Sie wird durch bestimmte #Pilze ausgelöst und tritt bei verschiedenen Pflanzen auf: etwa bei #Wein, Gräsern und diesen #Lupinen (botanisch: #Lupinus). Die Krankheit kommt weltweit vor führt zu massiven Ernteverlusten.
Dabei sind Lupinen tolle Pflanzen! Sie gehören zu den ältesten #Kulturpflanzen und bilden hochwertiges Eiweiß. Als Hülsenfrüchtler gehören sie zur gleichen Familie wie Bohnen, Erbsen, Soja und Erdnüsse. Sie sind genügsam und reichern den Boden auf natürliche Weise mit Stickstoff an. Lupinen helfen, #Dünger zu sparen, und sind gleichzeitig toll für unsere Ernährung.
Wir brauchen also Lupinen, die sich gegen die pilzlichen Erreger wehren können. Daran wird geforscht – mit Erfolg: Heute gibt es bereits Sorten, die resistenter sind. Da die Krankheit dennoch weiter Probleme bereitet, wird sie auch weiter untersucht.
Florian arbeitet am Julius Kühn-Institut in Groß Lüsewitz und zeigt auf seinem Top Ten-Bild in ästhetisch sehr ansprechender Art, welche Symptome eine gelbe Lupine (Lupinus luteus L.) aufweist, nachdem sie mit einem pilzlichen #Krankheitserreger besprüht wurde. Der Erreger schädigt den Stängel der Pflanze und bewirkt, dass sich diese eindreht und vertrocknet.

Maximilian zeigt auf dem Foto, wie Pflanzen im Labor wachsen können. Hier „sonnen“ sich Keimlinge seiner Versuchspflanze, der #Ackerschmalwand, im Dauerlicht der #Lichtkammer. Sie wachsen dabei auf einem Nährmedium innerhalb einer #Petrischale.
Was für unser Auge total abgefahren aussieht, ist im Labor total normal. So lassen sich die Wachstumsbedingungen genau einstellen und die Pflänzchen können ohne weitere Einflüsse von außen wachsen.
Die eher unscheinbar aussehende Ackerschmalwand heißt auch #Arabidopsis thaliana und ist übrigens eine wichtige #Modellpflanze in der #Forschung!
Maximilian selbst forscht in der Arbeitsgruppe von Prof. Bernd Weißhaar am CeBiTec der Uni Bielefeld.