Molekulare Zellbiologie (Prof. Dr. Peter Nick)

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Protoplasma

Die Zeitschrift für Zellbiologie mit der längsten Tradition. mehr...

Ursprung der Weinrebe

Vier Jahre harte Arbeit, fast 4000 Genome - die Frucht dieser Mühen wurde jetzt in Science publiziert. Die Wildrebensammlung am KIT spielte dabei eine wichtige Rolle. Es konnte gezeigt werden, dass die Weinrebe zweimal unabhängig domestiziert wurde. Einmal im Kaukasus, um daraus Wein zu keltern, ein zweites Mal im Nahen Osten, um sie als Tafeltraube zu nutzen. Bei ihrer Wanderung nach Westen gab es zahlreiche Amouren mit den lokalen Wildreben, woraus die große Vielfalt von Weinreben entstand. Dieses Projekt brachte Menschen aus 16 Ländern zusammen, trotz teilweise schwieriger politischer Umstände und erlaubt einen tieferen Einblick in die komplexe Geschichte dieser Kulturpflanze, die nicht nur Zivilisationen stiftete, sondern auch als eines der ersten globalen Handelsgüter Grenzen von Geographie, Sprache und Religion überwand. Der so geschaffene Wissensschatz ist noch nicht einmal angekratzt - während die Weinrebe im Wechselspiel zwischen klimatischen Umbrüchen und menschlicher Wanderung zahlreiche Regionen eroberte, sammelte sie Gene ein, die ihr erlauben mit zahlreichen Widrigkeiten fertig zu werden. Diese Gene können nun dabei helfen, den Weinbau gegen den Klimawandel zu wappnen - genau dies tun wir schon mit unserem Interreg Oberrhein Projekt Kliwiresse.

Zum Science-Artikel

Interview mit der Washington Post

Kliwiresse - Weinbau klimafest

Am 1.10.2022 begann unser neues Interreg-Oberrhein Projekt Kliwiresse. In einem vom Botanischen Institut koordinierten Forschungsverbund mit Partnern aus den drei Ländern der Region geht es darum, den Weinbau an den Klimawandel anzupassen. Vielerorts können neue Rebanlagen nur noch mit künstlicher Bewässerung angelegt werden, was Konflikte mit der Trinkwasserversorgung schaffen wird. Wir bitten die Stamm-Mutter unserer Reben, die fast ausgestorbene Europäische Wildrebe, um Hilfe. Hier suchen wir nach Genen, die dabei helfen, mit Hitze-, UV- und Trockenstress zurechtzukommen, um diese in Kulturreben einzukreuzen. Dabei kommen modernste Technologien wie automatisierte Mikroskopiesysteme, non-targeted Metabolomik oder Doppelhaploidisierung zum Einsatz. Ziel sind KliWi-Reben (für Klima-Widerständig), die die Erfolgsgeschichte der ebenfalls in unserer Region entwickelten PiWi-Reben (für Pilz-Widerstandsfähig) fortschreiben sollen. Gleichzeitig sollen für die in der Region vorkommenden Unterlags- und Ertragssorten wissenschaftsbasierte Steckbriefe ihrer Klimaresilienz entwickelt werden, damit sich der Weinbau bei der Neuanlage von Rebanlagen anpassen kann. Das dreijährige Projekt soll 2.8 Millionen € kosten, wovon 1.6 Millionen € von Interreg Oberrhein übernommen werden.

Tumorwirkstoff aus einem lebenden Fossil

Die Hainanensische Kopfeibe (Cephalotaxus hainanensis) ist ein lebendes Fossil, das nur noch auf der chinesischen Insel Hainan vorkommt. In den Harzgängen der Rinde findet sich das wertvolle Harringtonin, das bislang wirksamste Mittel gegen Leukämie. Die wenigen noch verbliebenen Exemplare des kostbaren Baums, müssen bewacht werden, um zu verhindern, dass die wertvolle Rinde Wilderei zum Opfer fällt, denn die Rinde wird mit dem achtfachen Goldpreis aufgewogen. In einer Zusammenarbeit mit der chinesischen Akademie für tropische Landwirtschaft konnten wir nun den ersten Teil der Harringtoninbildung aufklären. Dies wurde nun in den angesehenen Proceedings of the National Academy of the USA (PNAS) publiziert. Kernstück dieser Arbeit waren die Ergebnisse von Dr. Huapeng Sun, der im Rahmen des Helmholtz-Förderprogramms für chinesische Postdocs, OCPC, zwei Jahre zweijährigen Forschungsaufenthalts am KIT, das entscheidende Enzym identifizieren konnte, welches das Grundgerüst der Harringtonine bildet. Damit wird es nun möglich, die Harringtoninbildung biotechnologisch in Tabakzellen nachzubilden. Biotechnologie könnte also dabei helfen, diesen vom Aussterben bedrohten Baum zu retten. Beitrag im Campusradio.

PRESSEMELDUNG DES KIT.

Der neue "Strasburger"

Vor 127 Jahren begründete Eduard Strasburger das Lehrbuch der Botanik. Jetzt ist die 38. Auflage erschienen - damit ist der Strasburger das Biologielehrbuch mit der längsten Geschichte. Peter Nick steuerte einige 100 Seiten zu den Themen Struktur und Funktion des Pflanzenkörpers und pflanzliche Entwicklung bei. Der "Strasburger" verfolgt den Anspruch, das gesamte Wissen über Pflanzen umfassend, aktuell und dennoch gefiltert darzustellen. Auch wenn es noch nie so einfach war, sich Informationen zu beschaffen, besteht das Problem zunehmend darin, nach relevant und irrelevant zu filtern. Lehrbücher sind also nicht obsolet, sie sind wichtiger denn je. mehr...

FKI

Der Lehrpreis des Landes 2015 ging an Peter Nick and Mathias Gutmann. Mit dem Preisgeld bauten wir das Forum auf, um über die Grenzen von Fakultäten und Disziplinen kontroverse Themen zu hinterfragen und zu diskutieren.

Das Thema im nächsten Semester: "Darwin's Legacy". mehr...

Was gibt es Neues? Neuer Zelltyp bildet Antitumorstoff

Das Alkaloid Paclitaxel aus der Pazifischen Eibe (Taxus brevifolia) blockiert die Mitosespindel und ist daher eine wichtige Komponente vieler Chemotherapien gegen Krebs. Der bedrohte und langsam wachsende Baum wurde in den 1980er Jahren fast zum Aussterben gebracht. Über Zellkulturen gelang es der Firma Phyton in Ahrensburg, über Pflanzliche Zellfermentation etwa die Hälfte des Weltmarkts zu bedienen. Der Prozess ist sehr aufwendig und langwierig, obwohl die Kulturen in riesigen Edelstahlreaktoren schnell anwachsen. In einem vom BMBF geförderten Kooperationsprojekt haben wir nun den Grund gefunden. Paclitaxel wird nur von einem kleinen Teil der Zellen erzeugt. Bei diesen Zellen wird die Struktur des Cytoplasmas aufgelöst, bis das Zellinnere fast vollständig von einer derbwandigen Vacuole erfüllt ist. Wir haben nun herausgefunden, wie diese Umwandlung gesteuert wird und konnten zeigen, dass das wertvolle Produkt nicht auf gewöhnlichem Wege sezerniert wird, sondern über sogenannte Multivesicular Bodies  nach außen gelangt.

Veröffentlichung: Manz C, Raorane ML, Maisch J, Nick P (2022) Switching Cell Fate by the Actin-Auxin Oscillator in Taxus – Cellular Aspects of Plant Cell Fermentation. Plant Cell Rep 41, 2363-2378 - pdf

M4F Aktuell: Wie Klimastress Pflanzen krankmacht

Esca & Co ist eigentlich eine stressbedingte Krankheit. Die verursachenden Pilze können viele Jahre im Holz siedeln, ohne Symptome zu verursachen. Wenn die Pflanze jedoch Klimastress ausgesetzt wird, wie es auch hierzulande immer öfter geschieht, kann der Pilz das wahrnehmen und bringt seinen Wirt um. In einer Kooperation mit dem Institut für Biologische Wirkstoff-Forschung (IBWF) in Kaiserslautern ist es uns nun gelungen, zwei dieser Signale aufzuklären. Unter Stress häuft sich im Holz der Weinrebe Ferulasäure an, weil diese Vorstufe des Holzstoffs Lignin nicht mehr eingebaut werden kann. Der Pilz Neofusicoccum parvum hat "gelernt", Ferulasäure als Signal für die Krise der Wirtspflanze zu erkennen und reagiert damit mit der Bildung von Fusicoccin A. Auch Fusicoccin A ist ein Signal. Es löst in der Weinrebe den programmierten Zelltod aus, eine Form von zellulärem Selbstmord, der eigentlich für die Abwehr von sogenannten biotrophen Pathogenen gedacht ist.

Khattab I, Fischer J, Kazmierczak A, Thines E, Nick P (2022) Hunting the plant surrender signal activating apoplexy in grapevines after Neofusicoccum parvum infection. Plant Cell Environment doi.org/10.1111/pce.14468 - pdf

BEITRAG CAMPUSRADIO

Was gibt es Neues?  Wildwein gegen Salzstress

Eine häufig übersehene Folge des Klimawandels ist die Zunahme der Bodenversalzung - steigende Meeresspiegel, aber auch künstliche Bewässerung führen dazu, dass immer mehr Böden verlorengehen. In einem vom BMBF und dem Tunesischen Wissenschaftsministerium geförderten Projekt haben wir dies für die Weinrebe untersucht. In einer vergleichenden Studie zeigte sich, dass eine im Atlasgebirge gefundene Wildrebe, Tebaba, selbst unter Salzstress zu wachsen vermag, obwohl das Salz durchaus aufgenommen wird und in die Blätter aufsteigt. Ein besonders robustes System von Antioxidantien hilft jedoch die daraus entstehenden Sauerstoffradikale zu entgiften. Über einen Vergleich der unter Salzstress aktivierten Gene in der Wurzel können wir dies mit der Bildung von Flavonoiden und der Umsteuerung des zentralen Zuckerstoffwechsels erklären. Diese Arbeit ist nun in Frontiers of Plant Sciences erschienen.

Veröffentlichung:

191. Daldoul S, Hanzouli F, Hamdi Z, Chenenaoui S, Wetzel T, Nick P, Mliki A, Gargouri M (2022) The root transcriptome dynamics reveals new valuable insights in the salt-resilience mechanism of Mediterranean wild grapevine (Vitis vinifera subsp. sylvestris). Front Plant Sci 13, 1077710 - pdf