Aktuelle Pressemeldungen

Salztolerante Sorghum-Hirse

Durch den Klimawandel steigt der Meeresspiegel an, daher werden immer mehr fruchtbare Flächen immer salziger. Das Nildelta, Bangladesh, Vietnam, aber auch der Süden Italiens sind schon heute mit dem Problem Salzstress konfrontiert. Können wir Kulturpflanzen finden, die auf solchen Böden noch wachsen können? In der Vergangenheit haben wir uns, angestoßen durch unseren syrischen Mitarbeiter Dr. Adnan Kanbar, mit der Stressresilienz der Sorghum-Hirse befasst. Diese uralte Kulturpflanze stammt aus dem Sudan und behauptet sich auch unter harschen Bedingungen. In der Tat konnten wir zeigen, dass manche Sorghum-Sorten nicht nur mit Salz zurechtkommen, sondern unter solchen Bedingungen auch mehr Zucker bilden. Was mit diesem Zucker geschieht, ist unterschiedlich - manche Sorghum-Sorten speichern ihn im Stängel, was für eine bio-ökonomische Nutzung (etwa für die Gewinnung von Bioethanol) interessant ist, andere speichern ihn in den Samen, was für die Ernährungssicherheit in Gegenden wichtig ist, die von der Bodenversalzung gebeutelt sind. Während ihrer Promotion konnte unsere ägyptische Mitarbeiterin Eman Abuslima den Grund für die unterschiedliche Zuckerverwertung finden: ein Genschalter für den Zuckertransporter SWEET13 entscheidet. Eine besonders aktive Version dieses Schalters konnten wir in der alten syrischen Landsorte Razinieh finden. Durch Züchtung kann man nun diesen Schalter in andere Hirsesorten einkreuzen und mithilfe des molekularen Wissens die Nachkommen mit der richtigen Variante schon im Keimlingsstadium durch eine PCR herausfinden.

Veröffentlichung

216. Abuslima E, Kanbar A, Ismail A, Raorane ML, Eiche E, El-Sharkawy I, Junker BH, Riemann M, Nick P (2025) Salt stress-induced remodeling of sugar transport: a role for promoter alleles of SWEET13. Nature Sci Rep 15, 7580 - pdf

PRESSEMELDUNG DES KIT

Beitrag im Campus-Radio

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Tumorwirkstoff von einem Wüstenbaum aus Mali

Die Nutzung von Pflanzen, um zu heilen, begleitet die Menschen von Anfang an. Unter der fast halben Million von Arten, die schon beschrieben sind, gibt es viele, die einzigartige Wirkstoffe zu bilden vermögen. Vor allem in Entwicklungsländern sind viele Menschen auf Heilpflanzen angewiesen, weil sie sich die teuren westlichen Medikamente gar nicht leisten können. Der in Mali beheimatete Baum Detarium microcarpum wird in der traditionellen Medizin unter anderem gegen Brustkrebs eingesetzt. Viele Anti-Tumorstoffe greifen an den Mikrotubuli an, wodurch die Teilung von Krebszellen gehemmt wird. Wir untersuchten daher, ob dies auch für diese Heilpflanze aus Mali gilt. Wir nutzten dafür Tabakzellen, bei denen die Mikrotubuli über ein fluoreszentes Protein markiert waren und konnten in der Tat zeigen, dass Extrakte aus D. microcarpum schnell und effizient Mikrotubuli ausschalten können. Diese Wirkung ließ sich auf die Alkaloide eingrenzen. Auf dieser Basis kann man dann in der Zukunft den Wirkstoff identifizieren. Damit kann man nicht nur neue Tumormedikamente entwickeln, sondern auch die traditionelle Medizin durch eine wissenschaftliche Begleitung auf eine qualitativ höhere Stufe zu heben.

Veröffentlichung

Dembele N, Nick P (2024) Anti‐microtubular activity of total alkaloids and aqueous extract of Detarium microcarpum a medicinal plant harvested in Mali. Protoplasma 262, 415-430 - pdf

Joseph Gottlieb Kölreuter Preis für Paula Venzke

Seit 2021 vergibt der Verein der Freunde des Botanischen Gartens am KIT den Joseph Gottlieb Kölreuter Preis für Nachhaltigkeit. Ausgezeichnet werden Abschlussarbeiten im Bereich der Pflanzenwissenschaften, die zur Nachhaltigkeit in Landwirtschaft, Natur- oder Umweltschutz beitragen. Der diesjährige Preis ging an Paula Venzke für ihre Masterarbeit, die sie bei uns und unseren Partnern am IBMP in Strasbourg angefertigt hat. Thema war der Klimawandel im Weinbau. Wie können wir durch die Züchtung neuer KliWi-Sorten (für Klima-Widerstandsfähig) die Herausforderungen immer heißerer Sommer meistern? Wie können wir die Klimafestigkeit gängiger Rebsorten auf wissenschaftlicher Grundlage bestimmen? Paula Venzke führte hier kontrollierte Hitze-Stressversuche an der JKIP-Versuchsanstalt durch und entwickelte nicht-invasive Techniken, um die physiologische Reaktion der Weinrebe zu messen. Sie konnte zeigen, dass der bei uns gängige Riesling Hitzestress durch Öffnung seiner Spaltöffnungen abpuffern muss und so viel Wasser verliert. Hingegen kann die aus den Auenwäldern des Altrheins stammende Wildrebe Hördt 29 höhere Blatt-Temperaturen ertragen und so Wasser sparen. Die Arbeit führte zu neuen Einblicken in die Hitzeanpassung und zu neuen Methoden, Hitzetoleranz auf wissenschaftlicher Basis zu bewerten, auch ein wichtiger Beitrag für unser Interreg-Oberrhein Projekt Kliwiresse. Herzlichen Glückwunsch!

Kälteresilienz aus dem Hochschwarzwald

Klimawandel ist mehr als Hitzestress. Die sich auflösenden Jahreszeiten gehen oft mit Frost zur Unzeit einher. Für die Erdbeererzeugung der Mittelmeer-Staaten wird das zunehmend zum Problem. Die Natur hat hier aber Lösungen anzubieten - wir müssen nur ihre Vielfalt erhalten und nutzen. Das war die Idee hinter der Genbank für Wildpflanzen mit Nutzungspotential, das vor über zehn Jahren vom Bundesministerium für Landwirtschaft initiiert wurde. Hier waren wir für den Südwesten Deutschlands zuständig. Im Rahmen des BMBF-Projekts Fragananas, gemeinsam mit Partnern in Ägypten, konnten wir tatsächlich einige "harte Burschen" bei unserer heimischen Wilderdbeere finden und daran die Grundlagen für Kältetoleranz verstehen. Eine besonders potente Variante des Genschalters Cold Box Factor 4 führt zur starken Bildung des Frostschutz-proteins Xero 2. Mithilfe der Metabolomik-Plattform von Dr. Weinert am Max-Rubner-Institut gelang es dann, die Veränderungen im Stoffwechsel zu finden, die für die Kältetoleranz wichtig sind, z.B. eine verstärkte Bildung von Tyrosol, dem Botenstoff Gamma-Aminobuttersäure oder die Bildung der Aminosäure Prolin. Damit lässt sich nun nicht nur die Kältetoleranz von Erdbeersorten vorhersagen, sondern durch Einkreuzung der wilden Gene verbessern.

Zur Pressemeldung des KIT

Veröffentlichung

209. Kanbar A, Weinert CH, Kottutz D, La Th, Abuslima E, Kabil F, Hazman M, Egert B, Trierweiler B, Kulling SE, Nick P (2024) Cold Tolerance of Woodland Strawberry (Fragaria vesca) is linked to Cold Box Factor 4 Cold and the dehydrin Xero2. J Exp Bot 75, 5857-5879 - pdf

Vom Wurzelchip zum Bioherbizid

Pflanzen haben es faustdick hinter den Ohren. Geschätzt eine Million Wirkstoffe kommen nur in Pflanzen vor und haben die Aufgabe, andere Organismen für die Zwecke der Pflanze einzuspannen. Häufig werden dabei zelleigene Signalwege im Zielorganismus manipuliert. Auch wir Menschen sind nicht dagegen gefeit – ob Koffein, Opium oder Cannabis, immer wird unser Nervensystem durch pflanzliche Wirkstoffe ausgetrickst. Einen besonders kuriosen Fall pflanzlicher Manipulation haben wir nun aufgedeckt. Unsere Minzen schlagen Konkurrenten dadurch aus dem Feld, dass sie sie „zu Tode duften“. Warum befördern sich dann selbst nicht in die ewigen Jagdgründe, immerhin sind sie selbst der höchsten Dosis dieser Stoffe ausgesetzt? Am Beispiel der Kräuselminze können wir zeigen, dass der Duftstoff Carvon innerhalb weniger Minuten die Wurzelzellen der Zielpflanze dazu überredet, ihre Mikrotubuli aufzulösen und kurz darauf Selbstmord zu begehen. Verändert man kleine chemische Details an der Struktur von Carvon, verschwindet die Wirkung völlig. Dies zeigt, dass Carvon kein Gift ist, sondern ein manipulatives Signal. Offenbar ist es in der Lage, in der Zielpflanze an einen speziellen Rezeptor zu binden, der ansonsten in die Abwehr gegen Mikroben eingebunden ist. Hier ist es nämlich durchaus sinnvoll, wenn die befallene Zelle sich durch Selbstmord opfert und so den Erreger mit in den Tod reißt, so dass die anderen Zellen geschützt sind. Wir vermuten, dass die Minze ihren eigenen Rezeptor so verändert, dass Carvon nicht binden kann. Signale, die Konkurrenten ausschalten – so etwas hat natürlich viel Potential für die Entwicklung neuer Bioherbizide. Im nächsten Schritt wollen wir nun herausfinden, wer auf dieses Signal hört, also den Rezeptor identifizieren. Diese raffinierte Strategie konnten wir im Rahmen unseres Projekts DialogProTec (Wissenschaftsoffensive von Interreg Oberrhein) in einer interdisziplinären Kooperation mit Partnern am Campus Nord IMT, Université de Strasbourg, dem Institut für biologische Wirkstoffe Kaiserslautern, der Universität Freiburg und dem Forschungsinsitut für biologischen Landbau in Frick aufdecken und im Journal of Experimental Botany veröffentlichen.

Veröffentlichung

210. Hering N, Schmit AC, Herzog E, Corbin LT, Schmidt-Speicher L, Ahrens R, Fauconnier ML, Nick P (2024) Spearmint Targets Microtubules by (−)-Carvone. Hort Res. doi.org/10.1093/hr/uhae151 - pdf