Was wir tun


Willkommen im Nick-Labor

Molekulare Zellbiologie (Prof. Dr. Peter Nick)

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Interview in Biospektrum

Living is Searching (Springer-Nature 2023)

 

Sekretariat

 

INSTITUTSSEMINAR

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

Zur Pressemeldung des KIT

Youtube zur Bedeutung des Projekts für die Region

Salziger Wein

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. Gemeinsam mit dem Max-Rubner Institut können wir zeigen, dass die metabolischen Prozesse in den Blättern robuster aufeinander abgestimmt sind, so dass die Bildung von schädlichen reaktiven Sauerstoffspezies vermieden wird. Dadurch kann die Wildrebe ihre Ressourcen verstärkt der Photosynthese widmen. Es gibt also kein Wundermolekül der Resilienz, Resilienz ist vielmehr ein besser abgestimmtes Ineinandergreifen verschiedener metabolischer Prozesse. Diese Arbeit ist nun in der hochrangigen Zeitschrift Plant Physiology erschienen.

Veröffentlichung:

199. Daldoul S, Gargouri M, Weinert C, Jarrar A, Egert B, Mliki A, Nick P (2023) A Tunisian Wild Grape Leads to Metabolic Fingerprints of Salt Tolerance. Plant Physiology - pdf

Zur Pressemeldung des KIT

Der Campus als Lebensraum

 

Der Klimawandel betrifft nicht nur die Natur, sondern auch das Leben in menschlichen Ökosystemen. Hitzewellen werden unsere Städt öfter und hefitger treffen als bisher. Bäume können uns dabei helfen, diese Herausforderung zu meistern. Ihre Transpiration kann die Lufttemperatur um mehr als 5 Grad abkühlen und ihr Schatten gibt Obdach für Menschen und Tiere gleichermaßen. Stadtbäume verkümmern jedoch immer mehr und müssen dann gefällt werden, auch in Karlsruhe, auch auf unserem Campus. Was können wir dagegen tun? Wie können wir herausfinden, wie sehr ein Baum unter Stress steht und was er braucht, um wieder auf die Beine zu kommen? Im Rahmen unseres Projekts Renature werden wir, zusammen mit Partnern von Campus Alpin, ITAS und der Universität Freiburg unsere langjährige Expertise im Bereich Pflanzenstress nutzen, um den Stress-Status von Bäumen auf dem Campus zu bestimmen und eine wissensbasierte Strategie des Stressmanagements zu entwickeln. Dieses Projekt war unter den dreien, die beim Auftakttreffen des neuen Innovationscampus Nachhaltigkeit von KIT und Universität Freiburg ausgewählt wurden.

Während der letzten vier Jahre haben wir im Rahmen der GraswurzelinitiativeKlima - Inititative - Technologie (K-I-T) für eine nachhaltige Verbesserung des Campus als Öcosystem gearbeitet. Renature wird nun dabei helfen, unsere wissenschaftliche Arbeit für eine Transformation einzusetzen, als Reallabor sozusagen. Dies dient nicht nur unserem eigenen Interesse als Menschen, sondern auch anderen Lebensformen, für die wir Verantwortung tragen.

 

 

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.

 

 

 

Actin mit Licht schalten

Actin, das Protein, aus dem unsere Muskeln bestehen, kommt auch in Pflanzen vor. Das ist eigentlich erstaunlich, weil sich Pflanzen ja nicht mit Muskelkraft fortbewegen. Seit drei Jahrzehnten versuchen wir zu verstehen, wozu Pflanzenzellen Actin nutzen. Die Antwort ist, dass Actin hier eher als Sinnesorgan wirkt, womit die Zelle ihre Integrität messen kann. In der Vergangenheit haben wir gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Anne Ulrich am IBG nach Wegen gesucht, die Reaktion von Actin mit künstlichen Peptiden, die Pflanzenmembranen durchdringen können, zu beeinflussen. Eines dieser Peptide, BP100, wurde nun so verändert, dass man es über Licht schalten kann. Die Frage war nun, ob man damit das Verhalten von Actin über Licht steuern kann. Dies wurde in Tabakzellen geprüft, bei denen Actin über ein fluoreszentes Protein sichtbar gemacht ist, so dass man seine Reaktion mikroskopisch in lebenden Zellen verfolgen kann. In der Tat zeigte sich nun, dass man in den mit diesem schaltbaren Peptid behandelten Zellen durch Belichtung eine Veränderung des Actins auslösen kann. Man kann also den Zellen vorspiegeln, dass ihre Membran nach wie vor intakt sei, obwohl das Peptid eingedrungen ist. Mit dieser Technologie kann man also auch ohne Gentechnik lebende Zellen optogenetisch manipulieren.

 

Veröffentlichung

207. Hrebonkin A, Afonin S, Nikitjuka A, Borysov OV, Leitis G, Babii O, Koniev S, Lorig T, Grage SL, Nick P, Ulrich AS, Jirgensons A, Komarov IV (2024) Spiropyran-based photoisomerizable a-amino acid for membrane-active peptide modification. Chem Eur J, doi 10.1002/chem.202400066 - pdf

 

 

 

Wildes Wachs trotzt dem Klimawandel

Der Klimawandel ist längst schon auch in unserer Region angekommen. Wie passen wir unsere Landwirtschaft daran an. Selbst der Weinbau leidet inzwischen unter der Hitze, obwohl die Weinrebe mit ihren tiefen Wurzeln eigentlich besser gerüstet sein sollte als andere Kulturpflanzen. Die immer massivere Sommerhitze bringt die Pflanzen in ein Dilemma – um die Photosynthese vor zu hohen Temperaturen zu schützen, müssen sie die Verdunstung durch die Spaltöffnungen steigern, um das immer mühsamer dem Boden entzogene Wasser zu sparen, müssen sie die Spaltöffnungen jedoch schließen. Wie lösen Wüstenpflanzen diese Zwickmühle? Sie überziehen ihre Blätter mit Wachs, so dass die Sonnenstrahlung reflektiert wird und gar nicht erst ins Blatt eindringen kann. Unsere Kulturreben haben jedoch nur eine sehr dünne Wachsschicht. Wir haben jedoch entdeckt, dass die Europäische Wildrebe, die Stamm-Mutter unserer Kulturrebe, viel mehr Oberflächenwachse bilden kann. Können wir das für die Züchtung nutzbar machen? Die Antwort ist ja – wir konnten zeigen, dass diese Eigenschaft in den Genen der Wildrebe eingeschrieben ist. Ein unerwarteter Nebeneffekt – die Sporen des Echten Mehltaus, einer Pilzkrankheit, die aufgrund des wärmeren Klimas immer mehr an Bedeutung gewinnt, haben Schwierigkeiten, auf der wachsreichen Oberfläche der Wildreben Fuß zu fassen. Sie brauchen deutlich länger, bis sie Anheftungsstrukturen, sogenannte Appressorien, zu bilden vermögen. Dies verschafft der Pflanze einen wertvollen Zeitvorteil, um ihre Abwehr in Stellung zu bringen.

Veröffentlichung

201. Ge XS, Hetzer B, Tisch C, Kortekamp A, Nick P (2023) Surface wax in the ancestral grapevine Vitis sylvestris correlate with partial resistance to Powdery Mildew. BMC Plant Biology 23, 304 - pdf

 

 

 

 

Genetische Barcodes knacken forensische Rätsel

Seit vielen Jahren arbeiten wir an Verfahren, um mit sogenannten DNA-Barcodes Fälschungen und Verwechslungen bei pflanzlichen Lebensmittel aber auch Medizinalprodukten aufzudecken. Unsere taxonomisch sorgfältig identifizierte und gepflegte Sammlung von Referenzpflanzen in der Versuchsanstalt des JKIP am Adenauerring spielt hier eine zentrale Rolle. Diese Arbeiten werden immer wieder von den Medien aufgegriffen, vor kurzem wieder in einer Sendung des Hessischen Rundfunks über Superfood, die dann auch von NDR, WDR, ARD und MDR gezeigt wurde (zum Video...).. Dieses Echo hat dazu geführt, dass sich inzwischen auch die Institutionen, die in Deutschland mit Lebensmittelsicherheit befasst sind, sich für unsere Methodik interessieren. Hier bekamen wir, mitten in der Coronazeit, eine ungewöhnliche Anfrage des Chemisch-Veterinärtechnischen Untersuchungsamts in Freiburg - hier lagen einige Fälle von Tiervergiftungen vor, die ungeklärt waren, ob wir sie dabei unterstützen könnten? Wir konnten - in einer Kombination aus mikroskopischer Diagnostik und DNA-Barcoding konnten wir alle Fälle aufklären. Die übliche Methodik, wo die Artzuweisung aufgrund einer statistischen generellen Sequenzähnlichkeit erfolgt, konnten wir dabei noch verfeinern, indem wir (statistisch nur schwer fassbare), spezifische Sequenzmotive als genetischen Fingerabdruck nutzen konnten - ein Ansatz, der in der Evolutionsforschung as Homologie aufgrund spezifischer Qualität bezeichnet wird. Diese forensische Studie haben wir nun bei PloS ONE publiziert:

204. Schweikle S, Häser A, Wetters S, Raisin M, Greiner M, Fischer U, Pietsch K, Suntz M, Nick P (2023) DNA barcoding as new diagnostic tool to lethal plant poisoning in herbivorous mammals. PloS ONE 18, e0292275 - pdf

Was wir forschen

Leben ist nicht einfach. Es gibt zwei Wege, das zu meistern – Tiere rennen davon, Pflanzen passen sich an. Wir wollen verstehen, wie. Der Schlüssel sind pflanzliche Zellen, denn sie vermitteln Gestalt, Anpassung und die enorme Vielfalt der Pflanzen.
Evolution löst Probleme nachhaltig, auf vielfältige Weise. Können wir diese Vielfalt nutzen? Wir wollen Biodiversität schützen und nutzen. Wir entwickeln Methoden, um Verbraucherschutz in Zeiten der Globalisierung zu sichern. mehr... In unserem von Interreg Oberrhein geförderten Forschungsverbund nutzen für Resilienzfaktoren aus der fast ausgestorbe-nen Europäischen Wildrebe, um KliWi-Reben (für Klima-Widerstandsfähig) zu entwickeln. mehr...
Pflanzen sind Meister der Anpassung. Wie meistern sie Stress? Wir arbeiten an Jasmonsäure, dem pflanzlichen "Adrenalin", aber auch über das Immunsystem der Weinrebe. mehr.. Gemeinsam mit Partnern aus der EUCOR-Region nutzen wir ein Ökosystem auf dem Chip, um chemische Kommunikation zwischen Pilzen und Pflanzen aufzuklären und für den nachhaltigen Pflanzenschutz zu nutzen (Interreg Wissenschaftsoffensive, 2019-2022). mehr...
Pflanzenzellen können Selbstorganisation ohne einen "Big Brother". Die Fähigkeit jeder einzelnen Zelle, sich selbst eine Richtung zu geben, ist hier zentral. Wie geht das? mehr... Die Mikrotubuli, ein Teil des pflanzlichen Cytoskeletts, steuern das pflanzliche Wachstum. Können wir das nutzen, um weniger schädliche Herbizide zu entwickeln? (BAYER, 2018-2024)