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Aktuelles aus Forschung, Umwelt und Natur

Die aktuelle Tageszeitung und der Ratgeber aus der Garten- und Pflanzenwelt ...
Worum geht es hier: Berichte und Erfahrungen aus der Pflanzen- und Gartenwelt. News und Ratschläge aus der grünen Redaktion.
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Evolutionsfaktor Zufall bestimmbar
Dichte bestimmt Geschwindigkeit der Entwicklung


Wie stark sich Zufall auf die Evolution auswirkt, kann erstmals durch quantitative Berechnungen festgestellt werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation http://www.ds.mpg.de berichten in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" von einem entsprechenden mathematischen Verfahren dafür, das auf Grundlage von Evolutionsformeln und Computersimulationen erstellt wurde. Damit könne nun laut den Wissenschaftlern der Zufallsfaktor der Evolution kontrolliert werden. "Das heißt nicht, dass man den Zufall beeinflussen oder steuern könnte, da die Wechselfälle des Lebens unberechenbar und auch unvermeidbar sind. Man kann jedoch die Geschwindigkeit der Evolution vorhersagen", erklärt Studienleiter Oskar Hallatschek.

Grundannahme ist, dass die Evolution nicht nur auf den von Darwin beschriebenen Vorgängen der Mutation und Selektion basiert. "Mutation geht auf zufällige Prozesse zurück und die Selektion auf die Größe des Evolutionsvorteils, den die Mutation bietet. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass der Zufall an der Evolution auch in anderer Weise beteiligt ist. Trotz guter Gene kann man beispielsweise von einem Auto überfahren werden", so Hallatschek. Dem Göttinger Wissenschaftler gelang es zu verstehen, nach welchen Zufallsprozessen sich eine Mutation, die an einem Ort entsteht, in einer Bevölkerung durchsetzen kann. Mit berücksichtigt wurde dabei der Faktor des Raumes. "Bisherige Modelle missachten, dass nicht jeder mit jedem im Wettbewerb oder Austausch steht, sondern nur mit den unmittelbaren Nachbarn."

Per Computermodell zeigten die Forscher, dass sich Mutationen wie eine Welle über das besiedelte Gebiet ausbreiten. Mit welcher Geschwindigkeit dies geschieht, hängt wesentlich von zwei Faktoren ab. "Einerseits wird sie bestimmt durch den Vorteil, den eine Mutation für das Überleben bringt. Andererseits ist der Zufall im Spiel, den die Besiedlungsdichte der Bevölkerung stark beeinflusst. Ist sie dünn, kommt es zu wenigen Kontakten und die Mutation breitet sich nur langsam aus. Vervierfacht sie sich jedoch, wird die Ausbreitung doppelt so schnell", so Hallatschek.

Nutzen könnte dieses Wissen in mehreren Bereichen bringen, erklärt Hallatschek. "Es hilft uns etwa, die Pesterkrankungen im 14. Jahrhundert besser zu verstehen, die sich über Europa in Form einer Welle ausgebreitet haben. Auch hier spielt neben Populationsdichte und Ansteckbarkeit, die aus der Erregersicht den Mutationsvorteil darstellt, der Zufall eine wichtige Rolle." Zufällig seien dabei die Begegnungen der Menschen im Alltag. "Besteht ein soziales Netz, bedeutet dies ein unvermeidbares Grundrauschen. Für die Verhinderung eines Krankheitserregers wird es jedoch zum Vorteil, da es die Ausbreitungswelle verlangsamt." Die starke Beschleunigung durch den internationalen Flugverkehr, die wesentlich zur raschen Ausbreitung des aktuell kursierenden H1N1-Virus beigetragen habe, könne das Modell jedoch nicht berücksichtigen, gibt Hallatschek zu bedenken.

Neben der Rekonstruktion der Ausbreitung von Seuchen soll das Modell auch in anderen Bereichen Anwendung finden. Hallatschek nennt als Beispiele die Vorhersage von Verbrennungsfronten in reaktiven Gasgemischen, sowie auch Bereiche der Teilchenphysik, in der sich Wellenfronten nach einem zufallsbestimmten Prozess aufspalten. Ziel des Forscher selbst ist es, auf Grundlage dieser Methode die Evolution des Menschen in den letzten 200.000 Jahren zu rekonstruieren. Verstehen will man dabei die wellenartige Ausbreitung von vorteilhaften Mutationen anhand von genetischen Daten.

Göttingen (pte/15.09.2009/06:15)
Bilder über Aktuelles aus Forschung, Umwelt und Natur von Di 15 Sep, 2009 7:30 Uhr
wellenform-mutationen.jpg
Mutanten (rot) breiten sich als Wellenfront aus (Bild: MPIDS/Hallatschek)
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BeitragDi 15 Sep, 2009 15:17
Stevia im Vormarsch

Am 26. August 2009 hat Frankreich per Dekret eine vorläufige Zulassung für Süßstoffe aus Stevia rebaudiana ausgesprochen. Die vorläufige Zulassung gilt zunächst für zwei Jahre. EU weite Zulassung seitens der EU Kommission könnte bis Ende 2011 erfolgen.
Im vergangenen Jahr hat die Schweiz als erstes europäisches Land eine vorläufige Stevia-Zulassung erteilt. Seit Mai 2009 sind nunmehr erste Produkte in der Schweiz auf dem Markt die mit Stevia-Süßstoffen gesüßt werden. Auch Coca-Cola hat seit Juni 2009 eine Sondergenehmigung, um das Getränk Sprite, gesüßt mit Stevia-Süßen, in der Schweiz zu verkaufen. In den USA wurden erste Einzelzulassungen im Dezember 2008 erteilt. Coca-Cola und Pepsi haben erste mit Stevia gesüßte Getränke auf den Markt gebracht. Die Rabobank schätzt für die USA in den kommenden fünf Jahren einen Umsatz mit Stevia-Süßstoffen von ca. 700 Mio. US-$. Seit ein UN-Expertengremium im Juni 2008 die gesundheitliche Unbedenklichkeit des natürlichen Zuckerersatzstoffs attestiert hat, gilt die EU-weite Zulassung als sehr wahrscheinlich. Jedoch reißen kritische Stimmen nicht ab und fordern weitere Untersuchungen zur gesundheitlichen Unbedenklichkeit vor einer EU-weiten Zulassung. Der aktuelle Stand wird auf einer Fachtagung für die Lebensmittelindustrie am 22.10.2009 an der Universität Hohenheim vorgestellt.

"Stevia hat ein großes Zukunftspotential in der Lebensmittelindustrie" bescheinigt auch Prof. Dr. Thomas Jungbluth, Dekan der Fakultät Agrarwissenschaften an der Universität Hohenheim. Der natürliche Zuckerersatzstoff ohne Kalorien und mit bester Verträglichkeit für Diabetiker ist gegenwärtig in einigen Staaten der Welt, u.a. Argentinien, Brasilien, China, Japan und den USA, zugelassen. Entsprechende Anträge zur Zulassung in der EU sind bei der EU Kommission gestellt. Frankreich hat nunmehr als erstes EU-Land eine Ausnahmegenehmigung bis Ende August 2011 erteilt. Diese Ausnahmegenehmigung gilt vorerst nur für Frankreich.

Erst im Juni 2008 hat der UN-Ausschuss Joint Expert Committee on Food Additives (JECFA) die gesundheitliche Unbedenklichkeit von Stevia-Süßstoff festgestellt und einen Richtwert festgesetzt, wonach die tägliche Einnahme von 0 bis 4 mg/kg Steviol als sicher beurteilt wird. Diese Einschätzung gilt für Stevia-Süßstoffe mit einem Reinheitsgrad von mehr als 95%.

Stevia-Forschung an der Universität Hohenheim: "Die Ernährungsindustrie der EU muss sich vorbereiten!"

"Zwar wird die Zulassung in der EU noch einige Zeit dauern und als erster Schritt wird die Beurteilung der Europäischen Lebensmittelbehörde für Frühjahr 2010 erwartet. Aber Stevia kommt - und die Ernährungsindustrie muss Konzepte entwickeln wie sie diese Süßungsinnovation in ihren Produkten nutzt", urteilen Wissenschaftler der Universität Hohenheim. Unter dem Motto "STEVIA - ante Portas!" veranstaltet die Hochschule einen Informationstag mit Beiträgen zur lebensmittelrechtlichen Situation in der EU. Themen sind außerdem Physiologie und Pharmakologie der Stevia Süßstoffe, Herstellung und Qualitätsunterschiede, Marktpotenzial der Stevia-Süßstoffe in der europäischen Lebensmittelindustrie, sowie Anbau und Rohstoffsicherung. Die Fachtagung findet am 22.Oktober 2009 an der Universität Hohenheim statt. Anmeldungen sind noch möglich unter shering@uni-hohenheim.de
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Langfristig besseres Überleben trotz langsamer Entwicklung

Warum Pflanzen zu Fleischfressern werden, fasziniert Menschen seit langem. Nun haben Jim Karagatzides und Aaron Ellison vom Harvard Forest an der Harvard University, Licht in die Evolutionsgeschichte der karnivoren Pflanzen gebracht. Ein wesentlicher Grund liegt darin, dass in manchen Umgebungen die Nährstoffe zum Wachsen extrem rar sind. Insekten oder Würmer helfen dabei den Pflanzen, ihre Energieversorgung so aufrecht zu halten. Die Forscher haben zudem die evolutionären Kosten für die der zweiten Ernährungsart hochgerechnet und sind zum Schluss gekommen, dass sich die Fleischfresser zwar langsamer entwickelt haben, aber auf lange Sicht die bessere Überlebensstrategie haben.

Die Frage war, warum in der Evolution nicht mehr Pflanzen zu Fleischfressern geworden sind, wenn diese Entwicklung so viel versprechend ist, schreiben die Forscher in der jüngsten Ausgabe des "American Journal of Botany" http://www.amjbot.org. Dazu haben die Botaniker insgesamt 15 karnivore Gewächsen untersucht und Kosten und Vorteile von Fallen, Blättern, Wurzeln und Blüten berechnet. Gemessen wurde der Aufwand von Kohlenstoff, den die Pflanzen gebraucht haben, um diese Strukturen zu entwickeln und den Zeitaufwand, um den Kohlenstoffverlust für die Konstruktion wettzumachen. Dadurch konnten die Forscher bestimmen, wie groß der Vorteil einer Insektenfalle tatsächlich ist.

"Interessanterweise war der Aufwand zur Bildung einer solchen Falle deutlich niedriger als die Kosten zur normalen Blattproduktion", so Ellison. "Evolutionsmodelle von fleischfressenden Pflanzen haben immer darauf hingedeutet, dass die Fallen aufwändige Konstruktionen sind. Da zu deren Bildung reichlich Kohlenstoff und andere Nährstoffe nötig sind, ist nur in dem Fall, wenn diese Kosten nicht in irgendeiner Weise wieder gewonnen werden, eine Ausbildung zum Fleischfresser adaptiv - oder evolutionär favorisiert ."
Da fleischfressende Pflanzen sehr niedrige Photosyntheseraten haben, braucht es sehr lange für die Pflanzen die hohe Rechnung dafür zu 'bezahlen'.

Wie Kohlenstoff und mineralische Nährstoffe in den einzelnen Pflanzenorganen bei verschiedenen Spezies und Lebensräumen zur Verfügung stehen, ist eines der Forschungsziele der Pflanzenökologie. Die fleischfressenden Pflanzen sind Modellorganismen, um diesen Kohlenstoff- und Mineralkreisläufe zu verstehen, da zwar Licht und Wasser nicht knapp, andere Nährstoffe hingegen kaum vorhanden sind. Daher ist es relativ leicht, experimentell die Effekte der begrenzten Nährstoffe von den Auswirkungen der Beschränkung von Wasser und Licht abzusondern. Die beiden Forscher haben daher wesentlich zum Verständnis beigetragen, wie komplette Nahrungskreisläufe funktionieren.

Erst vor wenigen Wochen haben Botaniker im philippinischen Hochland eine Kannenpflanze entdeckt, die sogar Nagetiere verschlingen können. Die bis zu 150 Zentimeter große Pflanze wurde nach dem populären Naturforscher Sir David Attenborough "Nepenthes attenboroughii" benannt. Ihre Fangkrüge sind bis zu dreißig Zentimeter lang und können fast zwei Liter fassen. Die Nagetiere ertrinken in der extrem sauren Flüssigkeit, die in den Kannen enthalten ist, und werden anschließend vollständig zersetzt.

Washington DC (pte/15.09.2009/16:23)
Bilder über Aktuelles aus Forschung, Umwelt und Natur von Di 15 Sep, 2009 16:49 Uhr
fleischfressende-pflanzen.jpg
Sonnentau ist eine einheimische fleischfressende Pflanze (Foto: pixelio/Uwe Kunze)
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Kraut- und Kartoffelfäule, Phytophthora infestans

Der Erreger der Kraut- und Kartoffelfäule, Phytophthora infestans, ist weltweit der zerstörerischste Schädling im Kartoffelanbau. Im Rahmen eines internationalen Forschungsvorhabens hat ein Wissenschaftler der Universität Hohenheim jetzt dabei geholfen das Erbgut des heimtückischen Erregers zu analysieren. Der Pilz, so die Forschungsergebnisse, kann bis zu 700 verschiedene Proteine in die Pflanzenzelle einschleusen und damit die Pflanze ausbeuten und letztlich zerstören. Details über Erbgut und Wirkungsmechanismen des Erregers veröffentlichten Forscher aus 35 Forschungsinstitutionen aus sechs verschiedenen Ländern, unter anderem von der Universität Hohenheim, in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature.

Er war verantwortlich für die große Hungersnot in Irland in den 1840er Jahren und ist doch noch lange nicht Geschichte. Heute noch rafft der Erreger Phytophthora infestans in weniger als zwei Wochen unzählige Quadratkilometer Kartoffelfelder weltweit dahin. Die Bekämpfung der Kartoffelkrankheit ist aufwändig und teuer und die erfolgreich behandelten Kartoffeln lassen sich nicht mehr als Bioprodukte vermarkten. Allein im laufenden Jahr wird der wirtschaftliche Schaden durch die Kartoffelkrankheit auf 6,7 Milliarden Dollar geschätzt.

Das gesamte Erbgut des Erregers der Kraut- und Knollenfäule besteht aus 240 Megabasen, das sind 240 Millionen genetische Informationsträger. Damit ist das Genom des Erregers größer, als das der meisten Pflanzen, deren Genom bisher vollständig entschlüsselt wurde.

Erreger ist höchst anpassungsfähig

Hauptsächlich zwei Gründe machen die Bekämpfung von Phytophthora infestans so schwierig, meint Privatdozent Dr. Marco Thines, Co-Autor des Artikels: "Der Erreger passt sich sehr schnell an neue Kartoffelsorten an und entwickelt Resistenzen gegenüber Pestiziden, mit denen man ihn bekämpfen könnte."

Die Forschungsergebnisse der Expertengruppe liefern die Erklärung für die hohe Anpassungsfähigkeit des Erregers. "Der Erreger schleust kleine Proteine in die Pflanzenzelle ein. Diese programmieren Teile des Stoffwechsels um und beeinflussen die Informationsverarbeitung in der befallenen Pflanze. Dadurch wird unter anderem die Erkennung des Erregers verhindert, " erklärt Marco Thines. Wie ein Parasit lebt der Erreger dann in der Pflanze weiter und entzieht ihr lebenswichtige Energie.

Dass es insgesamt 700 verschiedene Proteine gibt, die der Erreger potentiell einschmuggeln kann, konnten die Forscher nun aufdecken. Diese Vielfalt macht die Interaktion zwischen Wirt und Pathogen jedoch auch zu einem äußerst komplexen System. Das internationale Forscherteam wird nun die Gene dieser 700 sogenannten Effektoren analysieren, um die Interaktionen jedes einzelnen mit der Pflanzenzelle verstehen zu können. "Durch die Genom-Sequenzierung haben wir nun ein Wissen in der Hand, mit dem wir hoffen herausfinden zu können, an welcher Stelle der Pilz in den Pflanzenstoffwechsel eingreift, um dann gezielt Methoden zu entwickeln, um die Infektion mit dem Pathogen zu verhindern", fasst Dr. Thines zusammen.

Gezielte Bekämpfung des Erregers wird möglich

Durch die Genomsequenzierung wird die Basis gelegt, um die Interaktion zwischen Wirt und Pathogen besser verstehen zu können. Dies wird letztlich dazu führen, dass gezieltere Bekämpfungsstrategien ermöglicht werden. Ein Beispiel dafür sind maßgeschneiderte Fungizide, die das Pathogen an der Besiedlung des Wirtes hindern können. Darüber hinaus werden auch in der Pflanzenzüchtung die neuen Erkenntnisse von großer Bedeutung sein. "Es kann nun mit molekularbiologischen Techniken in Arten, die nah mit der Kartoffel verwandt sind, nach Resistenzfaktoren gefahndet werden, welche die Effektoren des Pathogens erkennen und eine Abwehrreaktion gegenüber dem Schaderreger auslösen können", meint Marco Thines. Diese Resistenzfaktoren könnten dann, zum Beispiel durch Einkreuzung und Züchtung, in Kartoffeln eingebracht werden, um eine nachhaltige Resistenz zu schaffen. "Dies würde letztlich zu einer weltweit verbesserten Ernährungssituation führen und den Einsatz von Pestiziden verringern, was nicht nur die Kartoffelproduktion günstiger machen, sondern auch die Umwelt entlasten würde", so die Vision von Marco Thines.

Hintergrund


Bei der Genom-Sequenzierung wird das Erbgut des Erregers in kleine Teile gespalten, diese werden in ein Bakterium eingebracht und vermehrt. So werden Kolonien mit gleichen Fragmenten des Erbguts erhalten. Nach einer Extraktion kann molekularbiologisch die Gensequenz ermittelt werden. So konnte die komplette Genom-Sequenz des Pilzes entschlüsselt werden.

Die Aufgabe von Marco Thines im Forschungsverbund war es, an der Analyse einer der zwei großen Proteinklassen, die an der Interaktion beteiligt sind, mitzuarbeiten.

Forschung für gezielten Pestizideinsatz und neue Züchtungen / Universität Hohenheim an internationalem Genomanalyse-Projekt beteiligt (Nature, Ausgabe vom 17. September 2009)

Ansprechperson:
Priv. Doz. Dr. rer. nat. Marco Thines, Fachgebiet Biodiversität und pflanzliche Interaktion
Tel.: 0711/459-24322

Text: Konstantinidis / Fehrle
Bilder über Aktuelles aus Forschung, Umwelt und Natur von Do 17 Sep, 2009 14:05 Uhr
Sporentraegern-Phytophthora-infestans.jpg
Sporenträgern von Phytophthora infestans.
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Alternativen zu chemischen Pestiziden stark nachgefragt

In den boomenden Zukunftsmarkt Bio-Pflanzenschutz kommt Bewegung, denn die Hersteller von ökologischen Schutzmitteln in Deutschland und Österreich haben sich erstmals zusammengeschlossen und eine eigene deutschsprachige Vereinigung im Dachverband IBMA (International Biocontrol Manufacturers Association) http://www.ibma-da.org gegründet. Die derzeit 19 Verbandsmitglieder sind innovative, meist kleinstrukturierte Unternehmen. Einige davon sind so genannte "spinn offs" von Universitäten, die in der IBMA eine globale Interessensvertretung initiiert haben.

"Ein Ziel des Dachverbandes ist es, sich bei der EU mehr Gehör zu verschaffen und das allgemeine Bewusstsein für die Effizienz von ökologischem Pflanzenschutz zu schärfen", erklärt IBMA-Vorsitzender Tillmann Frank. Das Entwicklungspotenzial im Bereich Biopflanzenschutz sei jedenfalls enorm, denn viele Unternehmen und Universitäten untersuchen derzeit zahlreiche vielversprechende Biosysteme und Wirkstoffe. "Doch auch bei den Bio-Pflanzenschutzmitteln sind die Entwicklungszeiten lang und dauern bis zum marktreifen Produkt gut zehn Jahre." Das ambitionierte Ziel sei es, in Zukunft den biologischen Pflanzenschutz zur ersten Wahl zu machen, da dieser unbedenklich ist und natürliche Kreisläufe unterstützt. "Forschungsförderung in dieser innovativen Biotech-Branche ist eine sinnvolle Investition und ein Impuls für nachhaltige Landwirtschafts- und Umweltpolitik", so Frank.

Zu den Abnehmern gehört nicht nur der Biolandbau mit seinen weltweit mittlerweile mehr als 30 Mio. Hektar Anbauflächen sondern auch die Flächen der übrigen landwirtschaftlichen Produktion sowie der Zierpflanzen- und Gartenbau. "Rückstandsproblematiken und die starke Bio-Nachfrage der Konsumenten hat ein Umdenken hin zu mehr Nachhaltigkeit ausgelöst. Dieses Umdenken erreicht auch das eigene Gemüsebeet, denn viele Hobbygärtner pflegen ihre Pflanzen bereits mit natürlichen Methoden", erklärt Frank. Das sind viele Gründe, die die Erfolgskurve biologischer Pflanzenschutzmittel steil in die Höhe treiben.

Im biologischen Pflanzenschutz werden Nützlinge wie etwa Raubmilben oder Schlupfwespen zur Vertilgung von Schädlingen eingesetzt. "Allein in der Fruchtgemüseproduktion unter Glas ersetzen Nützlinge 90 Prozent des Insektizideinsatzes. Fadenwürmer dienen der Bekämpfung von Dickmaulrüsslern und Gartenlaubkäfern, Schlupfwespen schützen vor dem gefürchteten Maiszünsler", so Frank. Zur Anwendung kommen jedoch auch Mikroorganismen wie zum Beispiel hefeähnliche Pilze, die im Obstbau erfolgreich gegen bakterielle Schaderreger wie der gefährliche Feuerbranderreger eingesetzt werden. Das Bakterium Bacillus thuringiensis wird gegen Traubenwickler und Kartoffelkäfer eingesetzt, Bacillius subtilis als Pflanzenstärkungsmittel in Mais, Obst und Gemüse.

"Gegen beißende und saugende Insekten wirkt Azadirachtin aus dem indischen Neembaum, oder Natur-Pyrethrum aus der Chrysanthemenpflanze", so der Experte. Im biologischen Pflanzenschutz wird Rapsöl gegen Spinnmilben und Schildläuse oder Eisen-III-Phosphat gegen Nacktschnecken angewendet. Mit Sexualduftstoffen, den Pheromonen, werden im Obst- und Weinbau zahlreiche Schadschmetterlinge verwirrt und so ihre Vermehrung unter Kontrolle gehalten. Aus toxikologisch unbedenklichen Substanzen wie Thymian- und Fenchelöl oder Backpulver wurden Bekämpfungsstrategien gegen Pilzkrankheiten entwickelt. Schachtelhalm und Fenchelextrakt kommen im Weinbau zur Anwendung.

Ehe biologische Pflanzenschutzmittel zum Einsatz kommen, müssen sie dieselben Prüfungen durchlaufen wie chemische Pestizide. Geregelt wird das über die Richtline des Rates über das Inverkehrbringen von Pflanzenschutzmitteln (91/414/EWG). "Dabei werden nicht nur Auswirkungen auf Mensch, Tier und Umwelt gründlich untersucht, sondern auch ihre Wirksamkeit in mehrjährigen amtlichen Versuchsreihen getestet", erklärt Frank abschließend.

Berlin/Wien (pte/25.09.2009/13:50)
Bilder über Aktuelles aus Forschung, Umwelt und Natur von Fr 25 Sep, 2009 15:08 Uhr
dickmaulruessler.jpg
Gefräßiger Schädling: Der Dickmaulrüssler (Foto: www.biohelp.at)
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Evolution schneller zu Zeiten der Plattenbewegung

Die Erhebung von Bergen im Zuge der Plattenverschiebungen könnte ein wichtiger Motor der Artenbildung gewesen sein. Zu diesem Schluss kommen US-amerikanische Forscher, die Fossilien aus Berg- und Tieflandregionen der USA im Zeitalter des Miozäns verglichen haben. Dabei wurde sichtbar, dass ein zeitlicher Zusammenhang zwischen Gebirgs- und Artenbildung besteht. "Die wichtigsten Zeiten der Ausprägung neuer Arten gehen direkt mit den Hauptmomenten der großen Plattenverschiebungen einher", betont Studienleiterin Catherine Badgley, Paläontologin der University of Michigan http://www.umich.edu. Die Forschung wurde vergangene Woche beim Jahrestreffen der Wirbeltier-Paläontologen http://www.vertpaleo.org im englischen Bristol präsentiert.

Im Gebirge gibt es auch heute eine höhere Artenvielfalt als in anderen Regionen. Das geht darauf zurück, dass Berge auf einem vergleichsweise kleinen geografischen Gebiet eine Vielzahl unterschiedlicher Voraussetzungen für Leben bieten. In einem Berggebiet der Größe von zehn Quadratkilometern kann es etwa zugleich Wälder, Almwiesen und Felslandschaften geben, wobei häufig jede Umgebung ganz unterschiedliche Temperaturen, Niederschläge und Vegetationsmerkmale aufweist. In einem Stück Flachland der gleichen Größenordnung gibt es hingegen meist nur einen einzigen Lebensraum. Bisher nahm man an, dass Berge den Tier- und Pflanzenarten vor allem als Unterschlupf dienen, wenn sie aus ihrem natürlichen Lebensraum im Flachland verdrängt werden.

Die aktuelle Forschung zeichnet ein neues Bild der Berge. Untersucht wurde die Häufigkeit der Artenbildung im Gebirge und Tiefland sowie der Artenreichtum, wobei fossile Funde der Rocky Mountains mit denen der Great Plains aus der Zeit vor 23 Mio. Jahren bis vor fünf Mio. Jahren verglichen wurden. Die Wissenschaftler entdeckten dabei Schübe der Artenbildung, die nur in den Bergen rund um die Zeiten der tektonischen Aktivität geschahen. Während der tektonisch inaktiven Phase war die Entstehung der Arten im Flachland und Bergland hingegen gleichmäßig langsam. Die Entfaltung der Berge dürfte bestimmte Tiere von anderen Gruppen ihrer Art in niedrigeren Regionen isoliert haben, vermuten die Wissenschaftler. Durch die Anpassung an den veränderten Lebensraum könnten sich neue Gruppen mit neuen Merkmalen gebildet haben, die sich von denen der ursprünglichen Art unterschieden.

Ann Arbor (pte/28.09.2009/11:50)
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Umweltbundesamt bietet neuen Online-Service an

Wie hoch ist die Luft in Deutschland mit Feinstaub (PM10), Stickstoffdioxid (NO2) und Ozon im Jahresdurchschnitt belastet? Antwort gibt das Umweltbundesamt ab sofort und völlig kostenlos unter http://gis.uba.de/Website/luft/index.htm. Die Daten in diesem Geografischen Informationssystem (GIS) erlauben einen schnellen Überblick über die räumliche Verteilung der Luftbelastung in Deutschland und reichen zurück bis ins Jahr 2001. Nutzerinnen und Nutzer können die Luftdaten zudem durch geografische Informationen - wie Städte, Flüsse, Ballungsräume - ergänzen und einzelne Charakteristika - etwa Belastungsschwerpunkte - hervorheben.
Parallel veröffentlicht das UBA in dem Info-Papier "Entwicklung der Luftqualität in Deutschland" Zahlen, Daten und Fakten zur Luftqualität in Deutschland seit 1995. Erfreulicherweise geht die Belastung der Menschen mit Luftschadstoffen seit Beginn der 90er Jahre deutlich zurück. Seit Anfang 2000 ist jedoch kein eindeutig abnehmender Trend mehr zu erkennen; die Luftqualität schwankt hingegen mehr oder weniger stark von Jahr zu Jahr. Trotz Erfolge in der Luftreinhaltung werden die bereits seit 2005 geltenden Grenzwerte für PM10 und die ab 2010 einzuhaltenden Grenzwerte für NO2 in Deutschland vielerorts überschritten.
Die mittlere Immissionsbelastung ist bei PM10 und NO2 in Ballungsräumen am höchsten, vor allem in der Nähe zur Quelle der Emission, etwa einer stark befahrenen Straße. Zum Land hin nehmen die Belastungen ab. Beim Ozon ist das anders: Hier treten die höchsten Belastungen oft außerhalb der Ballungsräume auf, in einiger Entfernung zu den Quellen der beiden Ozonvorläuferstoffen Stickstoffoxid und flüchtigen Kohlenwasserstoffen.
Den Kartendienst finden Sie hier: http://gis.uba.de/Website/luft/index.htm. Das neue Hintergrundpapier "Entwicklung der Luftqualität in Deutschland" steht Ihnen kostenlos zur Verfügung unter: http://www.umweltbundesamt.de/uba-info- ... ennummer...
Dessau-Roßlau, 29.09.2009
Bilder über Aktuelles aus Forschung, Umwelt und Natur von Di 29 Sep, 2009 10:47 Uhr
Luftqualitaet-Deutschland.pdf
An rund 650 Messstationen in Deutschland überwachen die Länder und der Bund die
Qualität der Außenluft.
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Neuer Rohstoff: ausdauernde Pflanzen

Ist es wirklich nötig, jedes Jahr eine Fläche in der Größe des Saarlandes zu bepflanzen, um genügend Masse für das Biogas zur Erzeugung von Strom und Wärme zu haben? Und ist es sinnvoll, zu diesem Zweck ausgerechnet den nicht ganz unproblematischen Mais einzusetzen?
Antworten auf diese Fragen suchen Forscher der Universität Bayreuth im Rahmen eines auf fünf Jahre ausgelegten und von der Oberfrankenstiftung und dem Bundes-landwirtschaftsministerium geförderten Projekts. "Als Testpflanzen, die ab dem dritten Jahr alle zwei bis 2,50 Meter Bestandeshöhe erreichen und mit ihrer Ertragsleistung an die von hoch gezüchteten Maissorten heranreichen, werden derzeit neun verschiedene Arten aus Nordamerika bis Ostasien angebaut. Weitere Arten untersuchen wir in einer Vorstudie", sagt Dr. Pedro Gerstberger, Direktor und Botaniker am Lehrstuhl für Pflanzenökologie. Diese Arten werden zeigen müssen, ob sie bei den Trockenmasse-Erträgen pro Hektar, der Methan-Ausbeute sowie bei den landwirtschaftlich-betrieblichen und bodenkundlichen Parametern mit dem gemeinen Mais mithalten können.

Die Bayreuther Forscher jedenfalls sind optimistisch, mit neuen und ausdauernden Pflanzenarten für die Biomethan-Gewinnung einen Fortschritt erzielen zu können. Zu deutlich sind die Nachteile des Mais: Jedes Jahr aufs Neue muss der Mais angesät werden. Als so genannte konkurrenzarme Art braucht er ein unkrautfreies Saatbeet und damit den Einsatz Herbiziden und Pestiziden. "Ertragreiche Dauerkulturen von mehrjährigen Staudenarten können diese Probleme lösen", sagt Gerstberger, der in Zusammenarbeit mit dem Landwirtschaftlichen Bezirkslehrgut Oberfranken den Anbau stark wachsender Wildpflanzen als nachwachsende Rohstoffquelle vorantreibt. Nach ihrer Anlage können mehrjährige Pflanzenkulturen 15 Jahre und länger genutzt werden. Ist der Bestand ab dem zweiten Jahr etabliert, werden keine Herbizide mehr benötigt, weil das Blattwerk der Kulturen den Boden stark beschattet. Die lebenden Wurzeln und Wurzelstöcke der Dauerkulturen halten zudem die Bodenpar-tikel fest, so dass eine Bodenerosion weitgehend unterbleibt. Beim Maisanbau kann die Bodenerosion - also der Verlust fruchtbarer Ackerkrume - selbst in leichter Hanglage bis zu 100 Tonnen pro Hektar und Jahr betragen, so Gerstberger.

Zusätzliche Vorteile der bisher landwirtschaftlich noch nicht genutzten Wildpflanzenarten sind ihr reicher Blütenflor bis in den September als Nektarquelle für Bienen, Schmetterlinge und andere Insekten sowie die Tatsache, dass die Arten offenbar von Wildschweinen gemieden werden. In Maisfeldern richteten Wildschweine erhebliche Schäden an - mit steigender Tendenz.

Bayreuth (UBT)
Bilder über Aktuelles aus Forschung, Umwelt und Natur von Di 29 Sep, 2009 12:40 Uhr
Becherpflanze-Silphium-perfoliatum.jpg
Die nordamerikanische Becherpflanze (Silphium perfoliatum) ist eine der ausdauernden Bioenergie-Testpflanzen des Forschungsprojekts der Universität Bayreuth.
Foto: Universität Bayreuth
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Bereits vor 540 Millionen Jahren, im Kambrium, entstanden die Vorfahren der heutigen Vertreter der Tierstämme; innerhalb einer - nach geologischen Maßstäben - extrem kurzen Zeit bildete sich nämlich aus einzelligen Mikroorganismen eine Vielfalt mehrzelliger Organismen (Metazoen). Seit Jahrzehnten fragen sich die Naturwissenschaftler, wie es zu dieser "Explosion des Lebens" kam.
Auch die Forschungsgruppe um Dario Anselmetti (Bielefeld) und Xavier Fernández-Busquets (Barcelona) beschäftigte sich mit dieser Frage - in Zusammenarbeit mit der Universität Bielefeld, dem Institut für Bioengineering von Katalonien in Barcelona, dem Friedrich-Miescher-Institut in Basel und dem Meeresbiologischen Labor in Woods Hole (Massachusetts). In der renommierten Fachzeitschrift "Molecular Biology and Evolution" haben sie nun ihre neuesten Erkenntnisse veröffentlicht.

Die Forscher vermuten, dass die plötzliche und massive Erhöhung der Kalziumkonzentration im kambrischen Meerwasser - verursacht durch tektonische Aktivitäten - nicht nur die Ausbildung von Schalen (z.B. bei Muscheln) zur Folge hatte, sondern auch als "Klebstoff" für den Zusammenhalt mehrzelliger Schwammstrukturen unabdingbar ist. Folglich könnte die geologisch induzierte Erhöhung des marinen Kalziums und die damit einhergehende Aggregation von einzelligen Lebensformen zu mehrzelligen Organismen der eigentliche Schlüssel für die kambrische "Explosion des Lebens" sein.
Dies ist das Ergebnis einer einzelmolekular-biophysikalischen Untersuchung zur Zelladhäsion (Kontakte zwischen Zellen) von Meeresschwämmen. Die einfach gebauten Organismen ohne spezialisierte Muskel-, Sinnes-, oder Nervenzellen haben die letzten 500 Millionen Jahre fast unverändert überdauert und gelten als Bindeglied zwischen dem einzelligen Präkambrium und dem vielfältig-mehrzelligem Heute.
Diese Veröffentlichung ist die erste Forschungsarbeit, in der einzelmolekularkraftspektroskopische Untersuchungen tiefe Einsichten in evolutionäre Fragestellungen erlauben. Daher darf sie einerseits als Meilenstein in der biologisch-physikalischen Forschung gelten, belegt aber auch andererseits nachdrücklich wie Interdisziplinarität und internationale Zusammenarbeit zwischen Molekularbiologie, Chemie und Physik wichtige Komponenten der heutiger Spitzenforschung darstellen können.

Professor Dr. Dario Anselmetti und Dr. Xavier Fernández-Busquets
www.uni-bielefeld.de
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BeitragPalmen in der ArktisMo 26 Okt, 2009 12:36
Vergangenes Treibhausklima als Modell für unsere Klimazukunft?

Vor 53,5 Millionen Jahren herrschte in der Arktis ein Supertreibhausklima. Die Temperaturen an der Oberfläche des Arktischen Ozeans erreichten 27 Grad Celsius; auf den angrenzenden Kontinenten gediehen Palmen. Aufgrund der hohen Niederschläge süßte das Meer aus; tiefere Ozeanschichten waren sauerstofffrei. Das berichtet ein deutsch-holländisches Wissenschaftlerteam vorab online bzw. in der November-Ausgabe der Zeitschrift Nature Geoscience. Angesichts der gegenwärtigen Erderwärmung werfen die Forscher die Frage auf, ob das arktische Packeis noch schneller abschmelzen könnte als ohnehin schon befürchtet.
Das Forscherteam untersuchte Ablagerungen, die auf 85 Grad nördlicher Breite auf dem Lomonossow-Rücken gewonnen wurden. Der zwischen Grönland und Sibirien quer über dem Nordpol verlaufende untermeerische Gebirgszug war erstmals im Sommer 2004 während einer spektakulären Expedition mit drei Eis brechenden Schiffen intensiv beprobt worden. Diese Forschungsfahrt fand im Rahmen des Integrierten Ozeanbohr-Programms IODP statt. Die Sedimentkerne lagern inzwischen im Bremer Bohrkernlager des IODP.

Die tonigen Ablagerungen aus Tiefe von knapp 370 Metern unter dem Meeresboden enthalten kapselartige Hüllen meist einzelliger Meeresorganismen, Pollen, Sporen, eine charakteristische chemische Zusammensetzung sowie sog. Biomarker. Letztere verrieten den Forschern, dass die Temperaturen an der Oberfläche des Arktischen Ozeans damals innerhalb kurzer Zeit um 3 bis 5 Grad Celsius anstiegen. Offenbar wurde das Klima sehr feucht. Bald war das Nordpolarmeer von einer Süßwasserschicht bedeckt. Darauf deutet die Artenzusammensetzung mikroskopisch kleiner Meeresorganismen hin. Die Süßwasserlinse verhinderte, dass leichteres und sauerstoffhaltiges Oberflächenwasser in tiefere Meeresstockwerke gelangen konnte. Weil andererseits die Niederschläge viele Nährstoffe vom Land ins angrenzende arktische Meer spülten, die dort zersetzt wurden, war der Sauerstoff in tieferen Meeresschichten bis hin zum Meeresboden bald aufgezehrt und das Leben dort erlosch.

Anhand von Pollen und Sporen, die vom nahen Land in den Ozean gelangten, können die Wissenschaftler belegen, dass an den angrenzenden Küsten Nadelbäume, Hasel und Eichen, aber auch Palmen gediehen, Da Palmen sehr kälteempfindlich sind, deutet vieles daraufhin, dass die Durchschnittstemperatur in den kältesten Monaten mehr als 8 Grad Celsius betrug und die arktischen Winter frostfrei waren.

"Wenn man bedenkt, dass der Lomonossow-Rücken vor 53,5 Millionen Jahren schon fast seine heutige Position hatte, also nahe am Nordpol lag, geben einem die Befunde schon zu denken", sagt. Co-Autorin Dr. Ursula Röhl. Die Wissenschaftlerin am MARUM und Leiterin des Bremer IODP-Bohrkernlagers weist darauf hin, dass mit den Ablagerungen erstmals die arktischen Wintertemperaturen für diesen Abschnitt der Erdgeschichte rekonstruiert werden konnten. "Damit haben wir auch die Güte der aktuellen Klimamodelle getestet", sagt Dr. Röhl. Die im Computermodell errechneten arktischen Wintertemperaturen für die Zeit vor 53,5 Millionen Jahren liegen deutlich unter denen, die an Hand der Ablagerungen rekonstruiert wurden. "Es hat den Anschein, dass die Klimamodelle einige der für das arktische Klima wichtigen Prozesse gar nicht berücksichtigen. Es könnte also sein, dass die Modelle auch das Ausmaß der zukünftigen Erwärmung der Nordpolregion unterschätzen."

Weitere Informationen
Albert Gerdes
MARUM-Öffentlichkeitsarbeit
Tel. 0421 - 218-65540
Email: agerdes(at)marum.de
www.marum.de
Bilder über Aktuelles aus Forschung, Umwelt und Natur von Mo 26 Okt, 2009 12:36 Uhr
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Die drei Eisbrecher der Arctic Coring Expedition 2004 im Packeis des Arktischen Ozeans.
M. Jakobssohn, IODP
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Die Arctic Coring Expedition des Integrierten Ozeanbohrprogramms IODP: Auf dem Deck des Bohrschiffs VIDAR VIKING.
M. Jakobssohn, IODP
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Pflanzenphysiologen der Universität Jena erforschen Regulationsmechanismen der Photosynthese

Mit Licht vollbringen Pflanzen wahre Wunder. Sie nutzen das klimaschädliche Kohlendioxid, um lebenswichtigen Sauerstoff und Glucose herzustellen und garantieren damit das Leben auf der Erde. Und das, obwohl die Lichtbedingungen für Pflanzen in der Regel alles andere als optimal sind. Wälder, Felder, Wiesen - überall wachsen sie eng beieinander und nehmen sich dadurch gegenseitig das Licht weg. Einen weiteren Teil filtern die obersten Blätter der Pflanze selbst heraus. "Das was am Ende für die meisten Blätter übrig bleibt, kann die Pflanze eigentlich kaum noch für die Photosynthese verwenden", weiß PD Dr. Thomas Pfannschmidt von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. "Trotzdem ist sie in der Lage, selbst unter extremsten Bedingungen Photosynthese zu betreiben, indem sie sich an die jeweiligen Umweltbedingungen anpasst."

Welche Reaktionen dabei in der Pflanze ablaufen und wie sie ihren Photosyntheseapparat umstrukturiert, um das Licht besser auszunutzen, ist bisher nur in Grundzügen bekannt. Pflanzenphysiologen der Universität Jena haben jetzt einige der Mechanismen genauer untersucht. Dabei haben sie sich besonders auf die Regulation der Gene konzentriert - ein Hauptthema der Arbeitsgruppe um Dr. Pfannschmidt.

"Wir wollten wissen, wie schnell und umfangreich sich verändernde Lichtverhältnisse auf die Genexpression auswirken", so Pfannschmidt. "Dafür haben wir die natürlichen Lichtgradienten, wie sie auf die Photosysteme I und II der Pflanze auftreffen, im Labor nachgestellt und die Veränderungen in der Pflanze untersucht." Sowohl Kurz- als auch Langzeitantworten auf veränderte Lichtqualität spielten dabei eine Rolle. Es stellte sich heraus, dass die Regulation der Gene wesentlich komplexer und schneller ist als bisher angenommen wurde. So haben die Wissenschaftler bereits innerhalb von 30 Minuten Veränderungen in der Expression einiger hundert Gene beobachten können. "Das Überraschende dabei ist, dass neben Photosynthese-Genen auch viele Metabolismus-Gene betroffen sind", so Pfannschmidt. Dies spiegelte sich auch in Veränderungen des Stoffwechsels wider.

Einer der veränderten metabolischen Parameter war Stärke, konstant blieb dagegen die Produktion des Transportzuckers Sucrose. "Diese Ressourcen-Verschiebung deutet darauf hin, dass die Pflanze mit ihrer Taktik versucht, die Konzentration an Transportzucker trotz veränderter Bedingungen weitgehend konstant zu halten", erläutert Pflanzenphysiologe Pfannschmidt.

Seine Arbeitsgruppe an der Universität Jena konnte damit erstmals zeigen, dass nicht nur der Photosynthese-Apparat der Pflanze umgebaut, sondern auch ihr metabolischer Zustand entsprechend angepasst wird. "Die Photosynthese stellt also nicht einfach nur einen passiven, Energie fixierenden Prozess dar, sondern wirkt gleichzeitig als Umweltsensor", resümiert PD Dr. Thomas Pfannschmidt. "Wenn nötig, reguliert sie die Expression ihrer eigenen Gene und passt die gekoppelten Stoffwechselprozesse an ihren jeweiligen Funktionszustand an."

Die Ergebnisse der Jenaer Arbeitsgruppe sind jetzt in der international bedeutendsten Fachzeitschrift im Bereich Pflanzenforschung, "The Plant Cell", veröffentlicht worden.

Zukünftig wollen die Pflanzenphysiologen von der Universität Jena die einzelnen Vorgänge noch detaillierter untersuchen. Außerdem wollen sie die Versuche statt an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana an landwirtschaftlich relevanten Arten wie Mais und Raps weiterführen. "Wenn wir diese Anpassungsprozesse komplett verstehen, können wir gezielt solche Pflanzen erzeugen, die mit den speziellen Lichtbedingungen auf Feldern besser zurechtkommen", hebt Thomas Pfannschmidt den praktischen Nutzen seiner Forschung hervor. Dann könnten die Erträge von Nutzpflanzen als Nahrungsmittel und Energieträger in Zukunft vielleicht erheblich gesteigert werden.

Originalpublikation (online): Bräutigam, K. et al.: Dynamic Plastid Redox Signals Integrate Gene Expression and Metabolism to Induce Distinct Metabolic States in Photosynthetic Acclimation in Arabidopsis. The Plant Cell (http://www.plantcell.org)

Kontakt:
PD Dr. Thomas Pfannschmidt
Institut für Allgemeine Botanik und Pflanzenphysiologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de
Bilder über Aktuelles aus Forschung, Umwelt und Natur von Fr 30 Okt, 2009 12:33 Uhr
defekte-regulation-bei-pflanzen.jpg
Pflanzen mit defekter Regulation (unten) bleiben im Wachstum zurück.
Foto: Bräutigam/FSU
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Will man heute etwas über die Evolution der Asterngewächse wissen, so muss man das kürzlich erschienene Logbuch für Astern konsultieren. Unter dem Titel "Systematics, Evolution, and Biogeography of the Compositae" wird der aktuelle Wissensstand über die Verwandtschaftsverhältnisse, Evolution und Besiedlungsgeschichte der Asterngewächse (Familie Asteraceae oder auch Compositae) veröffentlicht. Diese englischsprachige "Bibel der Astern" ist Ergebnis jahrelanger Forschungen eines internationalen Expertenteams aus über 80 führenden Wissenschaftlern.

Der Botanische Garten und das Botanische Museum Berlin-Dahlem der Freien Universität Berlin war mit vier Wissenschaftlern maßgeblich beteiligt, insbesondere bei der Bearbeitung des Verwandtschaftskreises der Zichorienverwandten (Cichorieae) und der Schafgarbenverwandten (Anthemideae). Dazu zählen beispielsweise der Salat, der Löwenzahn und die Schafgarbe.

Die über 900 Seiten starke Publikation ist von großer Bedeutung für die Wissenschaft: Sie gibt einen Einblick in die Erfolgsstory der Asterngewächse. Ausführliche Beschreibungen beispielsweise der Morphologie, Anatomie, Pollenmerkmale, Embryologie, chemischer Inhaltsstoffe und den ökonomischen Nutzen machen die Publikation zu einem wertvollen Kompendium. Auf alleine 200 Seiten finden sich hervorragende Farbabbildungen von unterschiedlichen Arten. Rasterelektronenmikroskopische Darstellungen von Pollen und Früchten zeigen die Vielfalt der Familie. In umfangreichen Stammbäumen werden die Verwandtschaftsverhältnisse der Asterngewächse und ihre Ausbreitung über den Globus gezeigt.

Viel mehr als nur Salat - die größte Erfolgsstory im Pflanzenreich
Die Familie der Asterngewächse Asteraceae ist die erfolgreichste Pflanzenfamilie auf Erden. Sie ist mit 25.000 Arten die artenreichste Blütenpflanzenfamilie der Erde und weltweit verbreitet. Sie hat alle Klimazonen der Erde erobert und Vertreter im Hochgebirge, im Sumpf, Wald oder Wüste. Bedeutende Nutzpflanzen wie Salat und Sonnenblume zählen dazu, aber auch Ackerwildkräuter oder gesundheitlich problematische Pflanzen wie die Ambrosia. Bei allen Asterngewächsen sind die kleinen Einzelblüten zu körbchenartigen Köpfchen zusammengefasst und werden daher im Deutschen auch Korbblütler genannt. Die Erforschung der Evolution dieser sehr merkmalsreichen Familie ist überaus interessant und aufschlussreich für unser Verständnis der pflanzlichen Evolution und ein langjähriger, international renommierter Forschungsschwerpunkt des Botanischen Gartens und Botanischen Museums Berlin-Dahlem.

Wo kommt die Familie her? Der Metatree gibt die Antwort!
Mit dieser Publikation wird eine neue Hypothese über die Entstehung und Ausbreitung der Familie der Asteraceae präsentiert. Der Ursprung der Familie liegt im südlichen Amerika. Vor ca. 50-41 Millionen Jahren begann die Differenzierung und Ausbreitung zunächst im südlichen Amerika, in Afrika "explodierte" die Familie förmlich, und in vergleichsweise kurzer Zeit erfolgte eine unvergleichlich reiche Artbildung und explosionsartige Entfaltung. Von den heute 1600-1700 Gattungen der Asterngewächse haben über zwei Drittel ihre Ursprünge in Afrika, vor allem in Südafrika. Noch heute ist die Familie überaus reich in Afrika verbreitet. Von Afrika erfolgten dann weitere Wanderungen nach Asien, Eurasien, Europa und Australien. Die Fernausbreitung der Früchte durch Tiere und Wind spielte dabei eine wichtige Rolle, um große Entfernungen zu überbrücken. Zur Erstellung dieser neuen Hypothese wurden alle neuen Stammbäume der vorliegenden Publikation zu einem Metatree zusammengefasst, biogeographisch analysiert und interpretiert. Der überaus umfangreiche Riesenstammbaum erstreckt sich alleine über 11 Seiten der Publikation.

Verleger: Internationale Vereinigung für Pflanzentaxonomie (IAPT International Association for Plant Taxonomy).
Inhaltsverzeichnis: http://www.compositae.org/pdf/CB_Table_of_Contents.pdf

Präsentation der Publikation im Film (2 Minuten):
http://www.youtube.com/watch?v=mr1VVfW86gA

Darstellung der Verwandtschaftsverhältnisse der Asteraceae im Metatree:
http://www.compositae.org/pdf/Metatree_ ... gust_a.pdf

Der Botanische Garten und das Botanische Museum Berlin-Dahlem ist eine botanische Sammlungs- und Forschungseinrichtung mit Bildungsauftrag. Die 1679 gegründete Einrichtung ist eine der größten und bedeutendsten ihrer Art weltweit. 22.000 Pflanzenarten werden kultiviert und umfangreiche Sammlungen dokumentieren die globale Pflanzenvielfalt. Die Forschungsschwerpunkte sind organismisch ausgerichtet "Evolution und Biodiversität anhand von Modelltaxa" (Asterales, Caryophyllales, Bacillariophyta) sowie geographisch (Europa und mediterraner Raum, Kuba) und im Bereich der Biodiversitätsinformatik.
Bilder über Aktuelles aus Forschung, Umwelt und Natur von Mo 02 Nov, 2009 13:11 Uhr
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Blüte der Wegwarte, Cichorium intybus
Foto: B. Gemeinholzer, Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin-Dahlem
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Fruchtpappus der Blauen Rasselblume, Catananche caerulea, Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme
Foto: Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin-Dahlem
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Systembiologische Samenforschung

Samen dienen der Pflanze zum einen zur Ausbreitung in neue Lebensräume, zum anderen stellen sie das am besten gewappnete Stadium gegen Trockenheit dar. Jahre kann der schlafähnliche Zustand der sogenannten Dormanz andauern, bis die Umweltbedingungen für die Keimung optimal sind. Nicht nur für Grundlagenforscher, auch für die Landwirtschafts- und Ernährungsindustrie ist das Verständnis der Samenbiologie von Bedeutung. Wie kommt es, dass ein scheinbar lebloses Gebilde plötzlich eine Keimwurzel austreibt, aus der eine ganze Pflanze entsteht? Ein komplexes Netzwerk aus Molekülen dirigiert diese Prozesse und reagiert auf Umwelteinflüsse. Es verändert die mechanischen Eigenschaften der Hüllgewebe und erlaubt dem Pflänzchen, im richtigen Moment durchzubrechen. "Biologen und Mathematiker müssen zusammenarbeiten, um mittels systembiologischer Modellierung eine integrative Gesamtschau der verschiedenen Ebenen herzustellen. Und genau das ist das Ziel des interdisziplinären Projekts virtual Seed." sagt Dr. Gerhard Leubner, Leiter der Arbeitsgruppe für Pflanzenphysiologie.

Für die nächsten drei Jahre stellt sich das Konsortium aus vier europäischen Partnern die Aufgabe, eine mathematische Beschreibung der dynamischen Prozesse rund um die Keimung von Samen der beiden nah verwandten Pflanzen Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) und Lepidium sativum (Gartenkresse) zu liefern. Die Förderungsmittel beziehen die Forscher in den drei Ländern von den jeweiligen nationalen Förderungsorganisationen, für die Freiburger ist dies die Deutsche Forschungsgemeinschaft. Im Bereich der Biomechanik werden Experten aus Freiburg und Nottingham eng zusammenarbeiten: Leubners Gruppe untersucht, welche Hormone die Keimung und Dormanz steuern. Der Pflanzenphysiologe hat mit seinem Team außerdem eine Apparatur entwickelt, mit der sich die mechanischen Veränderungen in den Hüllgeweben messen lassen, während der Samen keimt.

Was passiert mit Pflanzensamen während der Keimung? Das untersuchen Forscher um den Pflanzenphysiologen PD Dr. Gerhard Leubner vom Institut für Biologie II, der das Teilprojekt der Universität Freiburg koordiniert, und der Hauptantragsteller Prof. Dr. Mike Holdsworth (Universität Nottingham) zukünftig gemeinsam mit der Freiburger Biomechanik-Gruppe von Prof. Dr. Thomas Speck und fünf weiteren internationalen Forschungsgruppen. Im europäischen Wettbewerb "European Research Era-Net Plant Genomics" belegte das Konsortium "virtual Seed" (vSEED) der Universitäten Freiburg, Nottingham, Leeds (beide Großbritannien) und Wageningen (Niederlande) den ersten Platz von 54 Bewerbern. Sie erhalten für die nächsten drei Jahre eine Förderung von 1.7 Millionen Euro für insgesamt acht Labore und mehrere Postdoc-Stellen. Das Netzwerk will Mithilfe von modernen Methoden der Systembiologie molekulare, physiologische und mechanische Vorgänge in Pflanzensamen in ihrer Gesamtheit erfassen und diese verschiedenen Ebenen durch mathematische Modellierung zusammenbringen.

Kontakt:
PD Dr. Gerhard Leubner
Institut für Biologie II, Botanik/Pflanzenphysiologie, Universität Freiburg
E-Mail: gerhard.leubner(at)biologie.uni-freiburg.de
Weitere Informationen:
http://www.vseed.eu
http://www.seedbiology.de
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Stickstoff ist für das Leben auf unserem Planeten von elementarer Bedeutung, wenngleich es in gasförmigen Zustand, immerhin 70% unserer Luft bestehen daraus, von den meisten Lebewesen nicht genutzt werden kann. Nützlich Stickstoff erst, wenn es zusammen mit anderen chemischen Stoffen "fixiert" wird, zum Beispiel in Form von Ammonium. Solche Umwandlungen werden durch 'diazotrophische' Mikroben, wie zum Beispiel das blau-grüne Bakterium Trichodesmium, bewerkstelligt. Diese Organismen können, ausgestattet mit speziellen Enzymen, diese energieaufwändigen Umwandlungen durchführen.
In weiten Teilen der Ozeane wird das Wachstums des Phytoplanktons, mikroskopisch kleiner mariner Pflanzen, durch den Mangel an so fixiertem Stickstoff begrenzt und damit auch deren Aufnahme von Kohlendioxid durch Photosynthese. Der fixierte Stickstoff wird durch einen "Denitrifizierung" genannten Prozess wieder aus dem System entfernt, es entsteht N2. Die Umsatzraten der Stickstoff fixierenden Prozesse hängen von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere von der Verfügbarkeit von Eisen und Phosphaten, die die Mikroben für ihr Wachstum benötigen.
Die Forschung hat in den letzten Jahren sich insbesondere auf die Verfügbarkeit von Eisen für die Stickstofffixierung konzentriert, da Enzyme viel von diesem Element enthalten. Andere Arbeiten haben demgegenüber aber die schon lange bekannte These gestützt, das Phosphor für die Fixierung von besonderer Bedeutung ist. Die neue Studie gibt nun klare Anhaltspunkte, dass die Verfügbarkeit von Eisen der wirklich entscheidende Faktor ist.
"Die neuen Daten, die zusammen mit Kollegen in englischen und amerikanischen Kollegen gewonnen und analysiert wurden, liefern nun erstmalig schlüssige Beweise, dass zumindest im Atlantik aus der Sahara stammendes Eisen die entscheidende Rolle bei der Stickstofffixierung spielt", erklärt, Prof. Dr. Julie LaRoche vom Kieler Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR).
Die Messungen, auf der die Studie basiert, wurden bereits im Jahre 2005 auf einer 10.000 Kilometer langen Fahrt durch den Atlantik zwischen 37oN und 35oS detaillierte chemische und mikrobiologische Messungen mit dem englischen Forschungsschiff Discovery durchgeführt.
"Dabei war klar zu erkennen, dass im Nordatlantik durch den eisenreichen Saharastaub große Mengen an Stickstoff fixiert und überschüssige Phosphate verbraucht werden. Im Südatlantik tritt viel weniger Stickstoff fixierendes Phytoplankton auf, da viel weniger Eisen vorhanden ist", so Prof. LaRoche.
Die Untersuchungen sollen im Rahmen der vom IFM-GEOMAR geleiteten Programme SOPRAN (Surface Ocean Processes in the ANthropocene) und OCEANET fortgeführt werden. Unter anderem soll geprüft werden, ob die Unterschiede zwischen Nord- und Südatlantik nur saisonaler Natur sind oder dauerhaft auftreten. Eine intensive Messkampagne findet gegenwärtig auf der Polarsternexpedition ANT XXVI-1 statt, die unter Leitung des IFM-GEOMAR von Bremerhaven nach Punta Arenas in Chile führt.

Eine internationale Gruppe von Meeresforschern unter Beteiligung des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) hat die Zusammenhänge zwischen dem Eintrag von Eisen und dem Stickstoffangebot im Atlantischen Ozean näher untersucht. In einer Studie, die am 1. November im internationalen Fachmagazin Nature Geoscience erschienen ist, zeigen die Wissenschaftler, dass durch Wüstenstaub ins Meer transportiertes Eisen, für das Nährstoffangebot von entscheidender Bedeutung ist. Die Ergebnisse sind für das bessere Verständnis komplexen Prozesse unseres Klimasystems bedeutsam.

Originalarbeit:
Moore, C.M., M.M. Mills, E.P. Achterberg, R. Geider, J. LaRoche, M.I. Lucas, E.L. McDonagh, X. Pan, A.J. Poulton, M.J.A. Rijkenberg, D.J.Suggett, S.J. Ussher and E.M.S. Woodward, 2009: Large-scale distribution of Atlantic nitrogen fixation controlled by iron availability. Nature Geoscience, advanced online publication, doi: 10.1038/Ngeo667.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Julie LaRoche, jlaroche(at)ifm-geomar.de
Dr. Andreas Villwock (Öffentlichkeitsarbeit), avillwock(at)ifm-geomar.de
www.ifm-geomar.de
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Rebsortengenom entschlüsselt

Forschern des Julius Kühn-Instituts gelingt ein Quantensprung für die Züchtung neuer pilzwiderstandsfähiger Weinreben. Das Julius Kühn-Institut (JKI) hat zusammen mit der SEQ-IT GmbH erstmals das Genom einer pilzwiderstandfähigen Rebsorte entschlüsselt. Durch die komplette Sequenzierung ist es nun möglich, die Genome resistenter und nichtresistenter Rebsorten in Gänze miteinander zu vergleichen. Dadurch lassen sich Resistenzgene rascher identifizieren. Die Züchter des JKI gehen davon aus, dass die Entschlüsselung des Regent-Genoms den langwierigen Züchtungsprozess neuer widerstandfähiger und angepasster Rebsorten um bis zu 10 Jahre beschleunigt.
Bei dem entschlüsselten Genom handelt es sich um das der am JKI gezüchteten Rotweinrebsorte 'Regent', die inzwischen mit über 2.000 ha Anbaufläche die bedeutendste mehltauresistente Rebsorte im deutschen Weinbau ist.

Deutschland ist seit Jahren weltweit führend in der Züchtung und im Anbau pilzwiderstandsfähiger Reben. Die Ergebnisse der ersten orientierenden Gesamtsequenzierung, die im Hochdurchsatzverfahren mittels Pyrosequenzierungs-Technik durch die SEQ-IT GmbH erfolgte, festigt Deutschlands Rolle. Die nun vorliegende dreifache Abdeckung des Genoms ist die Basis, um die für 'Regent' charakteristischen Mehltauresistenzen auf molekularer Ebene zu verstehen und die Resistenzmechanismen anhand der Funktion einzelner Gene nachzuvollziehen. "Wenn wir begreifen, wie Resistenzmechanismen funktionieren und mehrere Resistenzen auch kombinieren können, erzielen wir schnellere Erfolge" , so Dr. Reinhard Töpfer, Leiter des JKI-Instituts für Rebenzüchtung auf dem Geilweilerhof. Auch vor der Gesamtsequenzierung konnten genetische Fingerabdrücke erstellt werden, die halfen, in Kreuzungsnachkommen resistente Reben auszuwählen. "Was bisher jedoch eher empirisch geschah und entsprechend viele langwierige Arbeitsschritte bedeutete, geht künftig zielgerichteter und schneller", so Töpfer über die Bedeutung der vollständigen Genomsequenz.

Traditionelle Rebsorten wie der Riesling oder Spätburgunder sind anfällig gegen den Echten und Falschen Mehltau, zwei Pilzen, die im 19. Jahrhundert aus Nordamerika nach Europa eingeschleppt wurden. Diese Rebsorten können seitdem nur durch den entsprechenden hohen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln (Fungizide) angebaut werden. Durch den Anbau pilzresistenter Reben kann über die Hälfte dieser Pflanzenschutzmittel eingespart werden - ein deutlicher Beitrag zum umweltschonenden Weinanbau.

Hintergrundinformationen:
In der ersten orientierenden Gesamtsequenzierung der pilzwiderstandsfähigen Sorte Regent wurde deren Genom von ca. 480 MB (Megabasen) in dreifacher Abdeckung erfasst. Diese Gesamtdatenmenge von 1,5 GB erbrachte 4 Millionen Reads mit einer mittleren Leseweite von 470 bp und nach Assemblierung 160.000 large Contigs in 14.000 Scaffolds (max. 181.000 bp). Im Vergleich: das menschliche Genom ist circa sechsmal so groß.

Das Julius Kühn-Institut (JKI) gehört zur Ressortforschung des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV). Am JKI-Institut für Rebenzüchtung Geilweilerhof (Siebeldingen/Pfalz) werden neue Rebsorten gezüchtet, die eine hohe Traubenqualität mit Resistenzen gegen Mehltau vereinen. Die am JKI gezüchtete Rotweinsorte 'Regent' zeichnet sich durch ihre angenehmen Fruchtnoten und ihren tanninbetonten südländischen Typ aus.

Die SEQ.IT GmbH & Co. KG ist eine Gründung des Instituts für Immunologie und Genetik, Kaiserslautern. Als hoch spezialisierte Einrichtung ist die SEQ.IT nicht nur in Bereichen der Humandiagnostik tätig, sondern bearbeitet auch allgemein molekularbiologische Fragestellungen u. a. das Regent-Genom. Das Labor verfügt über die Möglichkeit zur massiven parallelen Pyrosequenzierung. Diese recht neue Technik läuft weitestgehend automatisch ab. Die Geräte können bis zu 500 Millionen Basenpaare (bp) in ca. 10 Stunden sequenzieren.
Weitere Informationen:
http://www.seq-it-online.de/
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