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Spruce forests once characterised the landscape of Germany's low mountain ranges - today they are struggling to survive. Climate stress, bark beetles and extreme weather conditions have taken their toll on the robust conifers. The SURVEY joint project heralds a new era in forest research: in the future, research will be conducted directly in the forest instead of in the laboratory. Under the leadership of the Thünen Institute of Forest Ecosystems and the Helmholtz Centre for Environmental Research, three forest living labs are being set up where the spruce crisis is most visible: on damaged sites in the Harz Mountains and in Lower Bavaria.

Three areas are being researched

The aim is to develop resilient forest management strategies in the face of increasing climatic and ecological challenges. These are being implemented and scientifically monitored in the laboratories using three different scenarios: One area is left to its own devices, another is reforested in the traditional way and a third is planted with climate-resilient tree species. Data is collected under real-time conditions and integrates traditional forestry methods with remote sensing, artificial intelligence and model-based simulations. The aim is to transfer the results to comparable low mountain forests across regions.

A task for society as a whole

For the first time, all stakeholder groups - from forestry and nature conservation to civil society - are involved in the research design. "Forests are part of society. Foresters, conservationists and other carers cannot save the forests alone. Only society as a whole can do that," says project manager and forest ecologist Andreas Bolte. The digital twinning of the trial areas allows processes and effects to be checked in real time and the scalability of the measures to be evaluated. In addition to ecological aspects, governance issues are also included, such as the legal organisation of sustainable forest management.

The project, which is funded by the Federal Ministry of Research, Technology and Space (BMFTR) via Project Management Jülich, started on 1 June 2025 and will run for three years. The aim is to continue the established forest living labs beyond this period.

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Obwohl Moore doppelt so viel CO₂ speichern wie alle Wälder, werden sie häufig als unbrauchbares Land betrachtet und entwässert. Ähnlich wird von Käfern befallenes Holz meist als minderwertig und geschädigt eingestuft, anstatt es als verwandeltes Material zu verstehen, das zahlreichen Arten als Lebensraum dient. Zwei Ausstellungen befassen sich nun mit der Rolle von Käferholz und Moorlandschaften als Inspirationsquelle für neuartige Materialentwicklungen. Beide Projekte sind Teil des Exzellenzclusters „Matters of Activity“ der Humboldt-Universität zu Berlin und weiterer Partnerinstitutionen. Ziel ist es, scheinbar beschädigte oder als wertlos geltende Materialien neu zu bewerten und als aktive, gestalterische Akteure im Kontext von Design, Ökologie und Wissenschaft zu begreifen.

Symbiotic Wood

Die erste Ausstellung Symbiotic Wood nimmt den Befall von Holz durch Käfer oder Pilze als Ausgangspunkt für eine kreative und forschungsbasierte Auseinandersetzung mit der Materialität von Holz. Anstatt den Befall als Zerstörung zu interpretieren, wird er als Kooperationsprozess zwischen Mensch, Pilz und Käfer verstanden, bei dem neue ästhetische und strukturelle Qualitäten entstehen. „Die Menschheit arbeitet seit jeher mit Holz und ist auf diesen Rohstoff angewiesen. Trotzdem behandeln wir ihn, als würden wir ihn besitzen und kontrollieren“, sagt Kuratorin Karola Dierichs. „Diese Ausstellung zeigt Holz als eine Ressource, die wir uns mit anderen Wesen teilen – etwa mit Käfern oder Pilzen.“ Das Projekt bezieht sich kritisch auf die Praxis der Forstwirtschaft und Monokultur, die durch den Klimawandel verstärkt Schädigungen begünstigt. Die interaktive Open-Air-Installation lädt Besuchende dazu ein, Holzmodule zu erkunden und Stücke mitzunehmen, um selbst Teil einer neuen, partizipativen Materialkultur zu werden.

Swamp Things!

Die zweite Ausstellung Swamp Things! widmet sich der ökologischen und gestalterischen Bedeutung von Mooren, die als wichtige Kohlenstoffspeicher bislang oft verkannt und entwässert wurden. Durch Wiedervernässung und die Verwendung heimischer Moorpflanzen wie Schilf oder Seggen entstehen neue Impulse für Materialforschung und Gestaltung. Die Ausstellung zeigt unter anderem Korbflechtereien, Open-Source-Werkzeuge und Workshops, in denen Besuchende die Qualitäten der Moorpflanzen selbst erfahren können. Damit wird das Moor als lebendiger Gestaltungsraum neu positioniert – nicht als isolierte Naturlandschaft, sondern als aktiver Teil eines regenerativen, zukunftsgerichteten Designverständnisses.

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Während der CO₂-Ausstoß weltweit weiter steigt, rückt eine Technologie zunehmend in den Fokus: Carbon Capture – das Einfangen und Speichern von Kohlendioxid direkt an der Quelle. Am 1. Juli 2025 nimmt die Max-Planck-Gesellschaft zwei neue Forschungsgruppen auf, die sich mit der Entwicklung effizienterer Verfahren zur CO₂-Bindung aus der Atmosphäre befassen. Unter der Leitung der Biochemiker Adrian Bunzel und Andreas Küffner wird untersucht, wie sich die natürliche Photosynthese verbessern lässt, um langfristig zur Bewältigung der Klimakrise beizutragen.

Komplementäre Forschungsansätze

Am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie entwickelt Adrian Bunzel künstliche Photoenzyme mittels Computational Protein Design und Directed Evolution – beides Nobel-preisgekrönte Methoden. Diese maßgeschneiderten Enzyme sollen die komplexen natürlichen Reaktionswege drastisch vereinfachen und die Photosynthese-Effizienz erhöhen. Seine Forschung folgt dem Prinzip des biomimetischen Engineerings: Wie beim Flugzeugbau werden die Grundprinzipien der Natur übernommen, aber technisch optimiert umgesetzt.

Einen anderen Ansatz verfolgt Andreas Küffner am Max-Planck-Institut für multidisziplinäre Naturwissenschaften. Er arbeitet an einer neuen Methode zur Effizienzsteigerung der Photosynthese, indem er in Pflanzenzellorganellen eine höhere CO₂-Konzentration als in der Natur üblich erzeugt. Küffner hat dabei nicht die Skalierung in großen Bioreaktoren oder offenen Gewässern im Blick, sondern die Verbesserung der Prozesse im Inneren der Zellen. Zwar bieten Cyanobakterien praktische Vorteile wie schnelles Wachstum, einfache genetische Manipulation und Skalierbarkeit in offenen Gewässern oder spezialisierten Pools. Eine Herausforderung bleibt jedoch: Cyanobakterien benötigen große Mengen an Stickstoff und Phosphor als Dünger. Deren Herstellung ist jedoch ressourcenintensiv und verursacht wiederum CO₂-Emissionen.

Carbon Capture and Utilisation

Es wäre in Zukunft durchaus denkbar, CO₂ zumindest da zu fixieren und zu speichern, wo es entsteht. Der gewonnene Kohlenstoff könnte weiterverwendet und chemisch in Kunststoffe oder andere alltagsrelevante Materialien integriert werden. Carbon Capture and Utilisation nennt sich das Verfahren. Andreas Küffner und Adrian Bunzel verfolgen gleich beide Ziele. „Indem wir das CO₂ in den biologischen Stoffwechsel einbauen, kann man es danach nutzen um praktisch jede Chemikalie herzustellen, die wir biologisch produzieren können“, sagt Adrian Bunzel. Mögliche Produkte wären etwa Biokraftstoffe oder Ausgangsstoffe für die chemische Industrie.

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While CO₂ emissions continue to rise worldwide, one technology is increasingly coming into focus: carbon capture - the capture and storage of carbon dioxide directly at the source. On 1 July 2025, the Max Planck Society will take on two new research groups working on the development of more efficient processes for capturing CO₂ from the atmosphere. Under the leadership of biochemists Adrian Bunzel and Andreas Küffner, they are investigating how natural photosynthesis can be improved to help tackle the climate crisis in the long term.

Complementary research approaches

At the Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology, Adrian Bunzel is developing artificial photoenzymes using computational protein design and directed evolution - both Nobel Prize-winning methods. These customised enzymes are intended to drastically simplify the complex natural reaction pathways and increase photosynthetic efficiency. His research follows the principle of biomimetic engineering: as in aircraft construction, the basic principles of nature are adopted but implemented in a technically optimised way.

Andreas Küffner at the Max Planck Institute for Multidisciplinary Science is pursuing a different approach. He is working on a new method to increase the efficiency of photosynthesis by generating a higher CO₂ concentration in plant cell organelles than is usual in nature. Küffner is not focussing on scaling up in large bioreactors or open waters, but on improving the processes inside the cells. Cyanobacteria do offer practical advantages such as rapid growth, simple genetic manipulation and scalability in open waters or specialised pools. However, one challenge remains: cyanobacteria require large quantities of nitrogen and phosphorus as fertiliser. Their production, in turn, is resource-intensive and causes CO₂ emissions.

Carbon capture and utilisation

In the future, it would be quite conceivable to fix and store CO₂ at least where it is produced. The captured carbon could be reused and chemically integrated into plastics or other everyday materials. The process is called Carbon capture and utilisation. Andreas Küffner and Adrian Bunzel are pursuing both goals at the same time. 'By incorporating the CO₂ into the biological metabolism, it can then be used to produce practically any chemical that we can create biologically,' says Adrian Bunzel. Possible products include biofuels or starting materials for the chemical industry.

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Künstliche Intelligenz revolutioniert Pflanzenzüchtung

Das über zehn Jahre andauernde Projekt nutzte modernste Technologien: Durch Deep-Learning-Bildanalyse wurden hunderte Fotografien von Quinoa-Pflanzen ausgewertet, um Ertragsmerkmale genetisch zu charakterisieren. Sechs traditionelle Quinoa-Sorten wurden gekreuzt und tausende Nachkommen auf Ertrag, Krankheitsresistenz und Frosttoleranz getestet. Der Klimawandel hat die Anbaubedingungen im Altiplano dramatisch verändert - frühere klare Regen- und Trockenperioden existieren nicht mehr, wodurch Landwirte ihre Aussaat kurzfristig anpassen müssen.

Langfristige Entwicklung durch kostenloses Saatgut

Das Projekt geht über reine Züchtungsforschung hinaus: „Besonders hervorzuheben ist, dass das Saatgut den Landwirt:innen kostenfrei zur Verfügung gestellt wird“, betont Prof. Dr. Schmid vom Fachgebiet Nutzpflanzenbiodiversität und Züchtungsinformatik der Universität Hohenheim. „Damit wollen wir sicherstellen, dass auch Kleinbauern von den Fortschritten der aktuellen Züchtungsforschung profitieren." Gemeinsam mit der UNAP sollen kleine Unternehmen zur Saatgutvermehrung gegründet werden, was wirtschaftliche Anreize schafft. Zusätzlich wurden peruanische Wissenschaftler in modernen Züchtungsmethoden ausgebildet - ein peruanischer Doktorand wird an der Universität Hohenheim promovieren und etwa zwei Dutzend Studierende lernten KI-basierte Pflanzenzüchtung kennen, wodurch langfristig Kompetenz für die Pflanzenzüchtung in Peru gestärkt wird.

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Artificial intelligence revolutionises plant breeding

The project, which lasted over ten years, utilised state-of-the-art technologies: Deep learning image analysis was used to evaluate hundreds of photographs of quinoa plants in order to genetically characterise yield traits. Six traditional quinoa varieties were crossed and thousands of offspring were tested for yield, disease resistance and frost tolerance. Climate change has dramatically altered the growing conditions in the Altiplano - previous clear periods of rain and drought no longer exist, forcing farmers to adapt their sowing in the short term.

Long-term development through free seed

The project goes beyond pure breeding research: ‘It is particularly noteworthy that the seeds are made available to farmers free of charge,’ emphasises Prof. Dr Schmid from the Department of Crop Biodiversity and Breeding Informatics at the University of Hohenheim. ‘In this way, we want to ensure that small farmers also benefit from the progress of current breeding research.’ Together with UNAP, small seed multiplication companies are to be founded, which will create economic incentives. In addition, Peruvian scientists were trained in modern breeding methods - a Peruvian doctoral student will complete his doctorate at the University of Hohenheim and around two dozen students learnt about AI-based plant breeding, which will strengthen plant breeding expertise in Peru in the long term.

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Anaerobe Bakterien zählen zu den ältesten Lebensformen der Erde. Im Vergleich zu anderen Organismen können sie an Orten überleben, wo es keinen Sauerstoff gibt. Für die Forschung sind diese Anpassungskünstler daher von großem Interesse. Mit Clostridium thermocellum haben Forschende des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (Leibniz-HKI) und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena ein anaerobes Bakterium unter die Lupe genommen, das für den Abbau von Zellulose in pflanzlichen Zellwänden von entscheidender Bedeutung ist.

Das Bakterium ist nicht nur ein Überlebenskünstler. Es produziert auch ungewöhnliche Substanzen und hilft, organisches Material wie Zellulose in pflanzlichen Zellwänden abzubauen und Nährstoffe abzugeben, die für die Biotechnologie wichtig sind – etwa, um neue Biokraftstoffe oder Arzneimittel herzustellen. Eine Schlüsselrolle bei der Umwandlung von Zellulose in Zucker spielt demnach YAS. Die Yellow Affinity Substance ist ein gelbes Pigment und wird von Clostridium thermocellum produziert.

Biosynthese-Gencluster von YAS identifiziert

Im Rahmen des Projekts AnoxyGen haben die Forschenden erstmals die molekulare Zusammensetzung von YAS aufgeklärt. Sie fanden heraus, dass das Pigment aus mehreren Komponenten, sogenannten Celluxanthenen, besteht. Zugleich identifizierten sie durch gezielte genetische Manipulation das verantwortliche Biosynthese-Gencluster. Hier zeigte sich, dass Celluxanthene auch eine „milde antibiotische Aktivität“ gegen klinisch relevante, resistente Erreger aufweisen.

Nutzung von Pflanzenbiomasse optimieren

Die Forschenden sind überzeugt, dass das Verständnis der genetischen Grundlagen der Biosynthese die Möglichkeit bietet, künftig Celluxanthene zu produzieren oder zu verändern. Die Erkenntnisse könnten auch dazu beitragen, die Nutzung von Pflanzenbiomasse zu optimieren. „Wir können nun damit beginnen, mögliche ökologische Funktionen zu untersuchen, zu denen auch die antibakterielle Aktivität zur Verteidigung der Nahrungsquelle (Zellulose) gegen Konkurrenten gehört“, berichten die Forschenden.

Für die Arbeit im Projekt AnoxyGen wurde der Jenaer Naturstoff-Forscher Christian Hertweck mit dem ERC Advanced Grant des Europäischen Forschungsrates ausgezeichnet. Seine Forschung zielt darauf ab, das verborgene Potenzial von anaeroben Bakterien zur Bildung neuer bioaktiver Naturstoffe zu erschließen.

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Anaerobic bacteria are among the oldest life forms on earth. Compared to other organisms, they can survive in places where there is no oxygen. These adaptive artists are therefore of great interest to researchers. With Clostridium thermocellum, researchers from the Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology - Hans Knöll Institute (Leibniz-HKI) and the Max Planck Institute for Chemical Ecology in Jena have scrutinised an anaerobic bacterium that is of crucial importance for the degradation of cellulose in plant cell walls.

The bacterium is not only a survival artist. It also produces unusual substances and helps to break down organic material such as cellulose in plant cell walls and to release nutrients that are important for biotechnology - for example to produce new biofuels or medicines. YAS therefore plays a key role in the conversion of cellulose into sugar. The Yellow Affinity Substance is a yellow pigment and is produced by Clostridium thermocellum.

Biosynthesis gene cluster of YAS identified

As part of the AnoxyGen project, the researchers have elucidated the molecular composition of YAS for the first time. They discovered that the pigment consists of several components, so-called celluxanthenes. At the same time, they identified the responsible biosynthesis gene cluster through targeted genetic manipulation. This showed that celluxanthenes also have ‘mild antibiotic activity’ against clinically relevant, resistant pathogens.

Optimising the use of plant biomass

The researchers are convinced that understanding the genetic basis of biosynthesis offers the possibility of producing or modifying celluxanthenes in the future. The findings could also help to optimise the use of plant biomass. ‘We can now begin to investigate possible ecological functions, including antibacterial activity in defence of the food source (cellulose) against competitors,’ report the researchers.

Jena-based natural product researcher Christian Hertweck was awarded the ERC Advanced Grant by the European Research Council for his work on the AnoxyGen project. His research aims to unlock the hidden potential of anaerobic bacteria to produce new bioactive natural products.

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In der Natur existiert eine Vielfalt an Enzymen, die mit unterschiedlichsten Fähigkeiten ausgestattet sind: So können Enzyme in Wasch- und Putzmitteln für mehr Sauberkeit sorgen oder als Katalysator biobasierte Produktionsprozesse steuern. Für die Bioökonomie sind diese komplexen Eiweißmoleküle damit vielversprechende Spezialwerkzeuge, deren Vielfalt längst noch nicht erschlossen ist. Hier setzt das Projekt AI MareExplore an. Darin wollen Forschende von vier Helmholtz-Zentren neue Enzyme im Ozean aufspüren.

Kunststoffabbauende und CO₂-bindende Enzyme finden

Dabei konzentriert sich die Suche der Forschenden auf marine Biokatalysatoren, die nachhaltige Lösungen für die drängenden menschengemachten Umweltprobleme liefern können. Konkret geht es um Enzyme, die Kunststoffe abbauen oder Kohlendioxid aus der Atmosphäre binden können. Das Vorhaben wird durch den sogenannten Innovationspool der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert und vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel koordiniert. „Wir wissen, dass da draußen noch viel mehr ist – eine Art funktionelle‚ dunkle Materie, die sich unserer Analyse entzieht“, erklärt Erik Borchert, Meeresmikrobiologe am GEOMAR und Koordinator von AI MareExplore.

KI-Modelle trainieren und Enzyme aufspüren

Im Labor lassen sich bisher viele Organismen nicht kultivieren und damit auch ihre Enzyme nicht untersuchen. Bei der Suche nach neuen marinen Biokatalysatoren setzen die Forschenden daher auf Künstliche Intelligenz (KI). Um die KI-Modelle zu trainieren, kann das Team auf bestehende, frei zugängliche marine Genomdatenbanken zurückgreifen. „KI hilft uns, diese verborgenen Schätze zu heben, weil sie gut im Mustererkennen ist. Gut trainiert, könnte sie Verbindungen zwischen DNA-Sequenzen und enzymatischen Eigenschaften herstellen, die für uns unsichtbar sind“, so Borchert.

Globale Umweltprobleme lösen

Ziel des Projektes ist es, ein leistungsfähiges KI-Modell zu entwickeln, dass gezielt nach Enzymen sucht, die Plastik abbauen sowie Kohlendioxid in Zucker umwandeln. Ob die gefundenen Kandidaten tatsächlich die gewünschten Fähigkeiten haben, soll später im Labor untersucht werden. „Am Ende wollen wir nicht nur eine neue Analyse-Methode entwickeln, sondern auch konkrete Biokatalysatoren identifizieren, die zur Bewältigung globaler Umweltprobleme beitragen“, sagt Borchert.

Am Projekt AI MareExplore sind neben dem GEOMAR das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), das Forschungszentrum Jülich (FZJ) und das GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung (GFZ) beteiligt.

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Baden-Württemberg will zu einer Leitregion für biobasiertes, kreislauforientiertes Wirtschaften werden. Dieses Ziel wurde erstmals 2019 in der ressortübergreifenden Politikstrategie Landesstrategie Nachhaltige Bioökonomie Baden-Württemberg (LSNB) festgeschrieben und 2024 verlängert. Mit dem Ideenwettbewerb Bioökonomie will das Bundesland vor allem eines: Vorreiter der Bioökonomie im Land fördern.

Marktfähige bioökonomische Innovationen gesucht

Unter dem Motto „Nachhaltig gedacht, zukunftsfähig gemacht!“ werden Akteure gefördert, die marktfähige bioökonomische Innovationen insbesondere entlang der Agrar-, Lebensmittel- oder Holzwertschöpfungsketten entwickelt haben. Das können biobasierte Produkte und Prozesse, aber auch Dienstleistungen oder ein Geschäftsmodell sein. 

Ein Mehrwert für die Bioökonomie

Die Vorhaben sollten in jedem Fall einen „erkennbarem Mehrwert für die Bioökonomie in Baden-Württemberg“ haben und damit einen Beitrag zu denen in der Landes-Bioökonomie-Strategie festgelegten Zielen leisten. Dazu zählen die Reduzierung des Einsatzes fossiler Rohstoffe sowie von Treibhausgasemissionen, die Schonung natürlicher Ressourcen und der Erhalt der Biodiversität, die Etablierung einer nachhaltigen und kreislauforientierten Wirtschaftsform, die Stärkung des ländlichen Raums durch regionale Wertschöpfung und attraktive zukunftsfähige Arbeitsplätze sowie die Entwicklung und Verbreitung von bioökonomischen Innovationen und die Unterstützung von Kommunen bei der Transformation von Wirtschaft und Gesellschaft.

Bewerben können sich sowohl Einzelpersonen als auch Unternehmen, Institutionen, Kommunen sowie Vereine, die einen Sitz oder eine selbstständige Niederlassung in Baden-Württemberg haben.

Voraussetzung für eine Förderung ist auch, dass die Markteinführung der „marktfähigen Innovationen“ jünger als vier Jahre ist. Start-ups müssen zudem die „Tauglichkeit“ anhand eines Proof of Concepts, eines funktionierenden Prototyps oder Laborergebnisses nachweisen.

Pseudomonas syringae ist ein Bakterium, das verschiedene Pflanzenkrankheiten verursacht und durch den Befall von Nutzpflanzen die Landwirtschaft schädigt. Wie andere Mikroorganismen ist das Bakterium auch in der Lage, eine Vielzahl biologisch aktiver Naturstoffe zu produzieren. Eine Studie des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (Leibniz-HKI) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena ergab, dass diese Naturstoffe offenbar entscheidend dafür sind, dass sich das Bakterium äußerst gut an Umweltbedingungen anpassen und Konkurrenten verdrängen kann.

Gencluster zur Naturstoffsynthese identifiziert

Dafür hatten die Forschenden 18 repräsentative Stämme der Bakterienart untersucht und mithilfe modernster bioinformatischer Methoden deren genetisches Potenzial zur Bildung von Naturstoffen analysiert. Im Ergebnis konnten sie 231 sogenannte Biosynthese-Gencluster identifizieren, Enzym-codierende Gene, die im Bakterium für die Synthese von Naturstoffen zuständig sind. Nichtribosomale Peptidsynthetasen (NRPS) traten hierbei besonders häufig auf. Sie sorgen dafür, dass Pseudomonas syringae Konkurrenten verdrängen und sich an die Umwelt anpassen kann.  

Neue Naturstoffe für Landwirtschaft und Pharmaforschung

Darüber hinaus identifizierte das Team zwei neue Naturstoff-Familien, die vom Bakterium gebildet werden: Syrilipamide und Secimide. Wie die Forschenden im Fachmagazin Angewandte Chemie schreiben, handelt es sich dabei um Moleküle, die eine bemerkenswerte Toxizität gegenüber konkurrierenden Mikroorganismen aufweisen – vor allem gegenüber Pilzen und Amöben. Aufgrund dieser Wirkung könnten die neuen Naturstoffe beispielsweise gezielt für den Schutz von Pflanzen oder bei der Entwicklung neuer bioaktiver Substanzen eingesetzt werden.

Zudem kam das Team einem bisher unbekannten Enzym auf die Spur, das nicht nur für die Landwirtschaft, sondern auch für die Pharmaforschung von Interesse sein könnte. Das Eiweißmolekül namens SecA könnte etwa zur Entwicklung neuer Antibiotika und Krebstherapien genutzt werden.

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Pseudomonas syringae is a bacterium that causes various plant diseases and damages agriculture by infecting crops. Like other microorganisms, the bacterium is also able to produce a variety of biologically active natural substances. A study by the Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology - Hans Knöll Institute (Leibniz-HKI) and the Friedrich Schiller University Jena found that these natural products are apparently decisive for the bacterium's ability to adapt extremely well to environmental conditions and to displace competitors.

Gene clusters for natural product synthesis identified

The researchers examined 18 representative strains of the bacterial species and analysed their genetic potential to produce natural products using state-of-the-art bioinformatics methods. As a result, they were able to identify 231 so-called biosynthetic gene clusters, enzyme-coding genes that are responsible for the synthesis of natural products in the bacterium. Nonribosomal peptide synthetases (NRPS) occurred particularly frequently. They ensure that Pseudomonas syringae can displace competitors and adapt to the environment.

New natural substances for agriculture and pharmaceutical research

The team also identified two new families of natural substances produced by the bacterium: Syrilipamides and secimides. As the researchers write in the journal Angewandte Chemie, these are molecules that exhibit remarkable toxicity towards competing microorganisms - especially fungi and amoebae. Due to this effect, the new natural substances could be used specifically for the protection of plants or in the development of new bioactive substances, for example.

The team also discovered a previously unknown enzyme that could be of interest not only for agriculture but also for pharmaceutical research. The protein molecule called SecA could be used to develop new antibiotics and cancer therapies, for example.

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Einweggeschirr aus Kunststoffen wie Teller, Besteck oder Trinkhalme sind seit Juni 2021 in der Europäischen Union und damit auch in Deutschland verboten. Der Trend geht zu Mehrweglösungen, die jedoch nicht in allen Bereichen realisierbar sind. Für Großveranstaltungen wie Messen oder Konzerte fehlt es häufig noch an umweltfreundlichen Alternativen. Diese Lücke wollten Forschende des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut, WKI, schließen.

Kompostierbare Materialien für nachhaltiges Einweggeschirr

Im Projekt EBRA entwickeln sie gemeinsam mit der RWTH Aachen und der Pfeifer & Langen GmbH & Co. Compounds und Polymerfolien auf Basis regional verfügbarer pflanzlicher Reststoffe, die zu Einweggeschirr verarbeitet werden können und zudem kompostierbar sind – auch im Heimkomposter. Das Vorhaben wird vom Bundesforschungsministerium im Rahmen des Strukturwandel-Projektes Bio4MatPro von 2022 bis 2025 gefördert.

Im Fokus stehen Zuckerrübenschnitzel, die nach der Rübenernte bei den Zuckerherstellern in großen Mengen anfallen. „Landwirtschaftliche Abfallströme wie Zuckerrübenschnitzel bieten in Kombination mit natürlichen Polymeren wie Maisstärke und Pektin aus Rüben das Potenzial, als Rohstoffe für kompostierbares Geschirr und Besteck verwendet zu werden“, sagt Arne Schirp, Wissenschaftler am Fraunhofer WKI in Braunschweig.

Produktion auf herkömmlichen Anlagen

Das nachhaltige Material – ein Mix aus Rübenschnitzeln, Stärke und Pektinen – wird durch Wasser und Glycerin ergänzt, die als Weichmacher fungieren. Ein Anliegen der Forschenden ist, dass nicht nur die Herstellung der Compounds und Folien, sondern auch die Umformung zu Einweggeschirr auf bestehenden Anlagen erfolgen kann.

Regionale Märkte stärken

Ein erstes Produkt – ein Teller – gibt es als Demonstrator bereits. Materialien für ein Einwegbesteck sind den Forschenden zufolge in Vorbereitung. Damit das kompostierbare Geschirr künftig auch für fettige Lebensmittel wie Bratwürste geeignet ist, wollen Forschende der RMTH Aachen eine biobasierte Beschichtung entwickeln. Als Nächstes will das EBRA-Team die Produktion in den Industriemaßstab überführen und auf den Markt bringen. Nach Angaben der Forschenden könnten mit der Vorort-Verarbeitung der Zuckerrübenschnitzel zu Compounds Transportwege reduziert, CO₂ eingespart und damit regionale Märkte gestärkt werden.

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Europa soll bis 2030 zum weltweit attraktivsten Standort für Biowissenschaften werden. So steht es in der neuen Life-Sciences-Strategie, die von der Europäischen Kommission Anfang Juli verabschiedet wurde. Dafür sollen 10 Mrd. Euro jährlich aus dem EU-Haushalt bereitgestellt werden. Ziel der Strategie ist es, das Potenzial der Biowissenschaften für Gesundheit, Umwelt und Wirtschaft gezielt auszuschöpfen und die Wettbewerbsfähigkeit Europas im globalen Innovationsgeschehen zu stärken.

Die Life-Sciences-Strategie geht dabei weit über die für Biotechnologie und Bioproduktion 2024 vorgeschlagenen Maßnahmen hinaus und deckt auch Bereiche wie Lebensmittel, Gesundheit, Arzneimittel und Umwelt ab. Sie verfolgt einen integrierten Ansatz entlang der gesamten Wertschöpfungskette, wobei Maßnahmen zur Umsetzung nachhaltiger Bioökonomielösungen in den drei zentralen Bereichen der Strategie eine wichtige Rolle spielen.

350 Mio. Euro für nachhaltige Bioökonomielösungen

So sollen zur Optimierung des Forschungs- und Innovationssystems im Rahmen der Arbeitsprogramme 2026–2027 von Horizon Europe bis zu 100 Mio. Euro für die Entwicklung und Einführung mikrobiombasierter Lösungen mobilisiert werden – etwa für Verfahren zur Biomassefermentation und Präzisionsfermentation. Die Bandbreite der Technologien umfasst essbare Lebensmittelbeschichtungen und Mikrobiomlösungen, die die Haltbarkeit von Lebensmitteln erhöhen, aber auch anaerobe Vergärungstechnologien, mit denen Lebensmittelabfälle zu Biogas verwertet werden.

Darüber hinaus werden 250 Mio. Euro für sogenannte sektorübergreifende Technologien auf dem Gebiet der Biowissenschaften bereitgestellt – etwa für die Entwicklung neuer innovativer, nachhaltiger Methoden und Produkte, die auf den Einsatz neuartiger Moleküle, fortgeschrittener Werkstoffe und eine effizientere Bioproduktion zielen.

Schnellerer Marktzugang, mehr Akzeptanz schaffen

Um biowissenschaftliche Innovationen schneller auf den Markt zu bringen, soll ein europäischer Rechtsakt für Biotechnologie zur Einrichtung eines innovationsfreundlichen Rahmens für alle Biotechnologiesektoren geschaffen werden. Ferner plant die EU-Kommission, eine Plattform für Kontakte zwischen Start-ups, der Industrie und Investoren. Weitere 300 Mio. Euro sind vorgesehen, um das Vertrauen der breiten Öffentlichkeit in solche biowissenschaftlichen Innovationen sowie ihren Einsatz und ihre Nutzung anzukurbeln.

Basis für Bioökonomie-Strategie

Mit der Life-Sciences-Strategie ebnet die EU-Kommission zugleich den Weg für eine Bioökonomie-Strategie, die noch in diesem Jahr verabschiedet werden soll. Sie soll die Nachfrage nach Bioökonomie-Produkten fördern sowie ihre Ausweitung und Marktakzeptanz unterstützen. Die Bioökonomie-Strategie zielt auch darauf ab, die Ressourceneffizienz zu maximieren, eine sichere und nachhaltige Biomasseversorgung sicherzustellen und die EU als weltweit führend bei nachhaltigen Bioökonomielösungen zu positionieren. Um diese Ziele zu erreichen, sei ein starkes und dynamisches Life-Sciences-Innovationsökosystem von entscheidender Bedeutung, schreibt die EU-Kommission.

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Europe is to become the world's most attractive location for life sciences by 2030. This is the aim of the new life sciences strategy adopted by the European Commission at the beginning of July. To this end, 10 billion euros are to be made available from the EU budget each year. The aim of the strategy is to utilise the potential of life sciences for health, the environment and the economy in a targeted manner and to strengthen Europe's competitiveness in the global innovation arena.

The Life Sciences Strategy goes far beyond the measures proposed for Biotechnology and Bioproduction 2024 and also covers areas such as food, health, pharmaceuticals and the environment. It pursues an integrated approach along the entire value chain, with measures to implement sustainable bioeconomy solutions playing an important role in the three central areas of the strategy.

350 million euros for sustainable bioeconomy solutions

In order to optimise the research and innovation system, up to €100 million is to be mobilised for the development and introduction of microbiome-based solutions - such as biomass fermentation and precision fermentation processes - as part of the 2026-2027 Horizon Europe work programmes. The range of technologies includes edible food coatings and microbiome solutions that increase the shelf life of food, as well as anaerobic digestion technologies that convert food waste into biogas.

In addition, 250 million euros will be made available for so-called cross-sector technologies in the field of life sciences - for example, for the development of innovative, sustainable methods and products aimed at the use of novel molecules, advanced materials and more efficient bioproduction.

Faster market access, creating more acceptance

In order to bring bioscientific innovations to the market more quickly, a European legal act for biotechnology is to be created to establish an innovation-friendly framework for all biotechnology sectors. The EU Commission is also planning a platform for contacts between start-ups, industry and investors. A further 300 million euros are planned to boost the confidence of the general public in such bioscientific innovations and their application and utilisation.

Basis for bioeconomy strategy

With the life sciences strategy, the EU Commission is also paving the way for a bioeconomy strategy, which is to be passed this year. This second strategy is intended to promote demand for bioeconomy products and support their expansion and market acceptance.It also aims to maximise resource efficiency, ensure a secure and sustainable supply of biomass and position the EU as a global leader in sustainable bioeconomy solutions. In order to achieve these goals, a strong and dynamic life sciences innovation ecosystem is of crucial importance, writes the EU Commission.

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