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The common mussel has more to offer than pearls and tough threads with which it clings to the seafloor. Scientists at the Max-Planck-Institute of Colloids and Interfaces in Potsdam-Golm have gained first insights into the extraordinary process how mussel attachment fibres, known as byssus threads, are generated in the mollusc foot. They discovered that many steps of these biobasec production process happens autonomously. “Many of the starting materials of the biopolymers self-assemble into complex structures simply because the mussel releases them in a coordinated fashion at specific locations,” Matt Harrington describes the ingenious process. These new findings, published in the journal “Nature Communications”, could serve as a blueprint for green chemistry approaches to easily produce technical complex and self-healing biopolymers artificially and environmentally friendly.

Inspirational adhesive strength

In their research the Max-Planck scientists shed for the first time light on the genesis of byssusthreads. In order to attach itself to the ground or stones the common mussel uses the byssus threads, which forms a yellowish mat of fine hairs. The small adhesive plaques at the end of each threads have an unparalleled ability to adhere underwater and have caused excitement among material scientists. As it turns out, the process by which the threads are produced, could also serve as an inspiration to chemists. The biopolymer that forms the core of the thread is extremely tough and also heals itself when damaged. In addition, the cuticle of the thread is as hard as the epoxide resin used to manufacture printed circuit boards, but is still highly extensible. Because of these many interesting qualities chemists want to understand how this material is produced by these molluscs.

Separate glands coordinate to generate the byssus threads

The fact that glands of the mussels secrete the thread substances into a fine groove in the mussel foot has been known for quite some time. However, now the research team led by Matt Harrington at the Max-Planck-Institute of Colloids and Interfaces in Potsdam found out that there are in fact three parts of the byssal thread, which in turn means that there are separate glands for the adhesive plaque at the end of a thread, for the core, and for the cuticle. The starting substances are then mixed in appropriate ratios in small vesicles. The Max-Planck researcher could now show that the differentiation of the glands, their position and the point in time when they release their content, are vital to ensure that the three parts of the filament are formed at the correct sites. A perfectly choreographed series of vesicles containing the polymer components for the core, the cuticle and the plaque flow into the groove, where they autonomously assemble into a material with a very complex structure.

The Potsdam team observed this by artificially stimulating the glands in the mussel foot to release vesicles in an otherwise paralysed the foot in order to study it. They then froze several of the mussel feet in various phases of thread production and analysed sections of them using a spectroscopic method that shed light on the chemical composition of the substances. They compared the results of these analyses with the results of experiments in which they selectively stained various chemical components in the threads. “Because only the glands function in the paralysed foot, we were able to distinguish precisely which steps of the biopolymerization process are self-organized and where the mussel has to intervene to regulate the process,” explains Tobias Priemel, who performed most of the experiments.

When synthesis is artificially initiated and the mussel is unable to intervene, sometimes flaws appear in the byssus thread, leading the researchers to surmise that the mussel foot itself apparently plays a vital role. Matt Harrington and his coworkers are now trying to find out how mussels produce threads without the observed flaws and why they do not have to actively intervene in other byssus production steps. “If we knew which factors favor self-assembly of the biological polymers, the chemical industry might be able to produce complex polymer structures in a similar manner”, Harrington says. For the future, he hopes to harness even more hidden tricks of the mussel for the industrial synthesis of polymers: “My dream is to create – with the help of what we learn from byssus threads – self-healing materials in an environmentally friendly process that have similar physical properties to byssus threads.” 

jmr

Gerste zählt zu den wichtigsten Nutzpflanzen weltweit und dient der Ernährung von Mensch und Tier. Doch Pilzkrankheiten führen immer wieder zu gravierenden Ernteausfällen. Neben Schaderregern wie dem echten Mehltaupilz, der Ähren und Blätter befällt, sind Wurzelerkrankungen, ausgelöst durch sogenannte Fusarienpilzen, eine große Bedrohung der heutigen Pflanzenproduktion, wie der Gießener Phytopathologe Karl-Heinz Kogel weiß. „Fusarienpilze sind aus landwirtschaftlicher Sicht äußerst problematisch, weil sie Mykotoxine bilden, also giftige Stoffe, die über die Ähren ins Mehl und somit in die Lebensmittel gelangen“. Ein wirksames Pflanzenschutzmittel gegen die Erreger an Ähren und Wurzel gibt es bisher nicht. Auch die konventionelle Züchtung von neuen pilzresistenter Gerstenarten brachte noch nicht den erhofften Durchbruch.

Wurzelkrankheiten lange vernachlässigt

Während Blattkrankheiten wie der Mehltau wissenschaftlich intensiv erforscht sind, ist über Wurzelerkrankungen bisher wenig bekannt. „Die Pflanzenwurzel wurde seit ewigen Zeiten in der Forschung vernachlässigt“, betont Kogel. Im Verbundprojekt „CEREAL-ROOTS“ wollten Forscher um den Molekularbiologen von der Justus-Liebig-Universität Gießen diese Wissenslücke schließen und haben daher nach den genetischen Ursachen der durch Fusarium graminearum ausgelösten Wurzelkrankheit geforscht.  

Suche nach krankheitsrelevanten Genen

Das Verbundprojekt, an dem auch die Universitäten Kiel und Erlangen sowie die Josef Breun Saatgut GmbH und die Nordsaat Saatzucht GmbH beteiligt waren, wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) von 2011 bis 2014 mit insgesamt rund 1,4 Mio. Euro unterstützt. „Ziel war es, Gene zu finden, die in Bezug auf Wurzelkrankheiten für das pflanzliche Immunsystem relevant sind“, erklärt Kogel. Um entsprechende Stellen im Erbgut der Gerste aufzuspüren, war zunächst zu klären, wie die Wurzelkrankheit entsteht. Außerdem mussten Resistenzmechanismen identifiziert werden, die erklären, wie das Immunsystem der Pflanze Schädlinge wie Würmer oder mikrobielle Erreger wie Pilze abwehren kann.

MORC-Gene im Visier

Dafür haben sich die Forscher eine bestimmte Genfamilie genauer angeschaut. „Das waren etwa fünf sehr ähnliche Gene, sogenannte MORC-Gene, von denen man wusste, dass sie eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krankheiten sowohl bei Mensch, Tier und Pflanze spielen.“ Die Wissenschaftler mussten zunächst zeigen, dass die MORC-Gene auch bei Gerste tatsächlich eine Rolle beim Krankheitsverlauf spielen. Infolge mehrerer Tests, bei denen jedes der 5 MORC-Gene aktiviert oder ausgeschaltet, verstärkt oder abgeschwächt wurde, offnenbarte sich der Einfluss jedes einzelnen Kandidaten auf die Krankheitsentwicklung. So konnte das MORC-Gen mit dem stärksten Effekt auf die Krankheitsentwicklung schließlich identifiziert werden.

„Wir konnten Gene identifizieren, die tatsächlich eine Rolle bei den Krankheiten spielen. Und wir konnten sie näher charakterisieren und so verändern, dass die Pflanzen gegen bestimmt Schaderreger resistenter wurden“, berichtet Kogel. Das Gen namens MORC-6 zeigte bei der Infektion bei Fusarium graminearum den größten Effekt. „Dieses Gen kodiert ein Enzym namens MORC ATPase, die in epigenetischen Prozessen eine Rolle spielt. Es verändert Chromatin und damit die Genaktivitäten und beeinflusst so auch das Immunsystem“. Mit der Charakterisierung der Gersten-Genfamilie war das Projektziel von „CEREAL-ROOTS “ erreicht. Mit der Identifizierung der für die Wurzelkrankheit relevanten Gene haben die Forscher einen entscheidenden Schritt auf dem Weg zur Züchtung neuer resistenter Gerstensorten geschafft.

Mit CRISPR zu neuen resistenten Gerstensorten

Der eigentliche Durchbruch kam jedoch etwas später. Hier kam den Gießener Molekularbiologen der wissenschaftliche Fortschritt zu Hilfe: die Entdeckung der Genomschere. „Erst mit CRISPR-Cas9 war es möglich, alle MORC-Gene ganz gezielt und vollständig auszuschalten, sodass die Rolle dieser Gene bei der Krankheitsentwicklung nun bekannt ist. Mithilfe des molekularen Präzisionswerkzeuges konnten die Forscher resistentere Gerstesorten kreieren. Auch gegen den Gersten-Mehltau hat das Team um Karl-Heinz Kogel inzwischen eine widerstandfähige Variante parat.

Von einem Einsatz in der Landwirtschaft sind die pilzresistenten Gerstenarten noch weit entfernt. „Wir werden die molekularen Mechanismen weiter untersuchen und testen, was die Gene in der Zelle bewirken. Und wir werden noch eine Reihe von Krankheiten testen, die für die europäische Landwirtschaft relevant sind“, erklärt Kogel. Perspektivisch hoffen die Forscher, dass Pflanzenzüchter und Landwirte von ihrer Arbeit profitieren werden. Noch ist allerdings strittig, ob Pflanzen, die mit dem modernen Genome-Editing-Verfahren verbessert wurden, als gentechnisch veränderte Pflanzen deklariert werden. Mit dem Einsatz der pilzresistenten Gerstensorten könnte nicht nur die Nahrungsmittelsicherheit verbessert werden, da weniger Pilzgifte in Futter- und Lebensmittel gelangen. Auch der Einsatz von Pestiziden ließe sich reduzieren.

Autorin: Beatrix Boldt

Experten warnen seit Jahren vor dem Bienensterben und den damit verbundenen Folgen für die biologische Vielfalt des Ökosystems. Erst kürzlich machten Wissenschaftler wieder auf die dramatische Situation aufmerksam. In einer Resolution an das Bundesumweltministeriums forderten 77 deutsche Forscher von der Bundespolitik Sofortmaßnahmen, um das Artensterben bei Bienen zu stoppen. Nicht nur Klimawandel und der Einsatz von Pestiziden setzen Hautflüglern wie den Honigbienen zu. Das Gros des Rückgangs wird durch Krankheiten wie Pilze und Viren hervorgerufen, die durch die Varroa-Milbe verbreitet werden. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) konnte nun erstmals wichtige Schlüsselgene identifizieren, die bei Honigbienen an der Abwehr von Krankheiten beteiligt sind.

Resistentere Honigbienen züchten

„Die Gene, die wir identifizieren konnten, bieten die Chance für eine neue Generation von Honigbienen, die künftig resistent gegen diese Krankheitserreger sein könnte“, erklärt Vincent Doublet vom Synthesezentrum sDiv des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung, der die Arbeit koordiniert hat. Wie das Team im Fachjournal "BMC Genomics" berichtet, könnten mithilfe der identifizierten Gene neue Arten von Honigbienen gezüchtet werden, die widerstandsfähiger gegen Viren und Parasiten sind.

Moderne DNA-Sequenziermethoden haben hier dem Forscherteam zum Durchbruch verholfen. In Studien zum Erbgut der Bienen forschten sie nach Genen, die bei diesen Insekten eine entscheidende Rolle bei der Immunabwehr gegen Krankheitserreger spielen. „Viele Studien haben genetische Ansätze genutzt, um zu verstehen, wie Bienen auf Viren und Parasiten reagieren. Allerdings war es bisher schwierig, diese Studien untereinander zu vergleichen, um die Schlüsselgene und –prozesse herauszufinden, die den Bienen helfen, die Erreger zu bekämpfen“, sagt Christina Grozinger, Direktorin des Zentrums für Bestäuberforschung an der Penn State University in den USA.

Bioinformatik offenbart Schlüsselgene

In den vorhandenen Datenmengen ein Muster zuerkennen, war bisher schwierig. Das 28-köpfige Forscherteam entwickelte daher ein komplett neues Statistikwerkzeug, das sie zielgerichtete Rang-Produkt-Analyse nannten. „Unser Team schuf ein neues Bioinformatikwerkzeug, das uns ermöglichte, Informationen von 19 verschiedenen genetischen Datensätzen zu verarbeiten, um die Schlüsselgene zu identifizieren, mit denen Honigbienen auf Krankheiten reagieren“, erklärt Grozinger.

Mithilfe der neuen Methode konnte das Team Gene identifizieren, die ähnlich reagierten. Diese Gene kodieren den Autoren zufolge für Proteine, die für die Zerstörung von Gewebe durch Krankheitserreger verantwortlich sind. Weitere aufgespürte Gene kodieren für Enzyme, die an der Verstoffwechselung von Kohlenhydraten beteiligt sind. Ihre Aktivität könnte die Folgen der Infektion für den Organismus widerspiegeln. „Bisher wurde angenommen, dass Honigbienen auf verschiedene Krankheitserreger auch unterschiedlich reagieren, aber wir haben festgestellt, dass sie sich hauptsächlich auf einen Kernsatz an Genen verlassen, die an- oder abgeschaltet werden, um auf alle wesentlichen Krankheiten zu reagieren. Wir können jetzt die physiologischen Mechanismen erkunden, mit denen Krankheitserreger ihren Wirt überwältigen wollen und wie die Honigbienen sich dagegen wehre “, erklärt Robert Paxton von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, der an der Studie beteiligt war.

Abwehrmechanismus bei anderen Insekten aktiv

Das neue Wissen um den genetischen Abwehrmechanismus bei Honigbienen kann allerdings auch für andere Insektenpopulationen genutzt werden. Der Grund: Diese Gene haben sich im Laufe der Evolution herausgebildet und sind auch bei anderen Insekten wie Hummeln aktiv, wenn es um das Zusammenspiel von Insekten und Krankheitserregern geht.

bb

Äthiopien ist mit etwa 100 Millionen Einwohnern der zweitbevölkerungsreichste Staat in Subsahara-Afrika. Ausgelöst durch das Klimaphänomen „El Niño“ leidet das Land seit zwei Jahren unter einer extremen Dürre. In Folge der schlimmsten Dürre seit Jahrzehnten sind nach Schätzung der Welthungerhilfe über 10 Millionen Menschen von Hunger bedroht. Da die Landwirtschaft das alles bestimmende Rückgrat der äthiopischen Wirtschaft ist, können Extrem-Wettereignisse wie dieses die gesamte Volkswirtschaft in eine Krise stürzen. Der Klimawandel beeinträchtigt somit direkt die wirtschaftliche Entwicklung und die politische Stabilität Äthiopiens.

Forschung für die UN-Nachhaltigkeitsziele

Die Vereinten Nationen haben 2016 konkrete Ziele für eine nachhaltige Entwicklung bis 2030 beschlossen. Die 17 Sustainable Development Goals (SDGs) der Agenda 2030 befassen sich mit Themen wie Armuts- und Hungerbekämpfung, Umweltschutz oder Bildung.
Das Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) unterstützt Entwicklungs- und Schwellenländer dabei, diese Ziele zu erreichen. Dabei setzt das BMZ unter anderem auf ein neues Format: bilaterale Hochschulkooperationen zur Ausbildung von Doktoranden und Postdocs. Die ersten sieben bilateralen „SDG-Graduiertenkollegs“ wurden bereits im vergangenen Jahr im Rahmen einer Ausschreibung vom DAAD ausgewählt. Jedes SDG-Graduiertenkolleg erhält vier Jahre lang Fördermittel des BMZ in Höhe von rund 2 Millionen Euro.

Stipendien für 14 afrikanische Wissenschaftler

Die Universität Hohenheim und die Universität Hawassa in Äthiopien gehören mit dem neuen deutsch-äthiopischen Graduiertenkolleg „Climate Change Effects on Food Security (CLIFOOD)” zu den ersten Hochschulen, die von dem SDG-Förderprogramm profitieren. Mit den Fördergeldern soll an beiden Standorten ein strukturiertes Qualifizierungsprogramm für Doktoranden und Postdocs realisiert werden. Thematisch drehen sich die 14 Teilprojekte des Graduiertenkollegs von Hohenheimer Seite um Klimamodellierung, Identifizierung von anpassungsfähigen Getreidesorten und Hackfrüchten, über alternative Anbauprodukte und Bewirtschaftungsstrategien für Landwirte bis hin zu exakteren Wettervorhersagen.

Food Security Center in Hohenheim koordiniert

Unter anderem beinhaltet das Projekt Voll-Stipendien für bis zu 14 afrikanische Nachwuchswissenschaftler, die zum Teil bereits derzeit ausgeschrieben sind. An dem neuen Graduiertenkolleg sind sechs Fachgebiete der Universität Hohenheim aus den Fakultäten Agrar- und Naturwissenschaften beteiligt, die durch das Food Security Center (FSC) als Exzellenzzentrum der Universität Hohenheim koordiniert werden. Am 8. März 2017 feiert das deutsch-äthiopische SDG Graduiertenkolleg mit einer Delegation der Universität Hawassa im Schloss Hohenheim seinen Start.

jmr

Approximately 100 million people live in Ethiopia, making it the second most densely populated African state south of the Sahara. Over the last two years the “El Niño“ phenomenon has caused the worst drought in decades. The “Welthungerhilfe” estimates that 10 million people are threatened by malnourishment and starvation. Since agriculture is the driving force for the Ethiopian economy, these extreme weather effects could ruin the whole country- economically and politically. 

Fighting hunger with Sustainable Development Goals (SDGs)

In 2016 the United Nations decided on tangible goals for a sustainable development until 2030. The 17 sustainable development goals (SDGs) in the Agenda 2030 are dealing with topics ranging from fighting poverty and hunger, to environmental protection, and education. In order to reach these goals, the German Federal Ministry for Economic Cooperation and Development (BMZ) supports developing and emerging countries with a new program: bilateral cooperation between universities for the training of graduate students and postdoctoral research fellows. Already last year the first seven bilateral “SDG-Graduate colleges” were chosen based on a call for proposals from the German Academic Exchange Service (DAAD). Every SDG-Graduate college receives yearly subsidies of 2 million euros from the BMZ.

Stipends for 14 African scientists

With their graduate program “Climate Change Effect on Food Security (CLIFOOD)” the German University of Hohenheim and the Ethiopian University Hawassa were now able to secure the SDG subsidies as well. The money will be invested to implement structured qualification programs for graduate students and postdoctoral fellows in both locations.The topics of the 14 projects will range from climate modeling, to adaptable types of grains and root crops, alternative crops and strategies for cultivation, to more accurate weather forecasts.

Coordinated by the Food Security Center

Among other benefits, the project also includes full-time fellowships for up to 14 African junior scientists. The call for the first six full fellowships for Ethiopian graduate students is currently open at the University of Hohenheim. The new graduate school will consist of six sub-specialties of the faculties of agricultural sciences and natural sciences from the University Hohenheim that are coordinated by the Food Security Center (FSC), a center of excellence at the University of Hohenheim. The official ceremony to open the German-Ethiopian SDG Graduate School will include a delegation from the Hawassa University and will take place on March 8 in the Hohenheim palace. 

jmr

Aus kreativen Enzymkombinationen neue biotechnologische und nachhaltige Lösungen entwickeln, ist Schwerpunkt der Forschungsarbeit von Tobias Erb. Mit 37 Jahren ist der Marburger Mikrobiologe ein inzwischen international anerkannter Experte auf dem Feld der synthetischen Mikrobiologie. Von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) wird der Nachwuchsforscher mit dem mit 10.000 Euro dotierten Forschungspreis der Gesellschaft geehrt. „Mit Tobias Erb hat das Auswahlkomitee einen der qualifiziertesten Nachwuchsforscher unseres Fachgebietes ausgewählt. Seine Arbeiten erregen nicht nur in der Fachwelt Aufsehen, sondern stoßen auch auf ein außerordentliches Medieninteresse, das unserem Arbeitsgebiet in der Gesellschaft positive Aufmerksamkeit verleiht“, betont VAAM-Präsident Oskar Zelder.

Effizientere Stoffwechselwege für CO2-Fixierung schaffen

Erb leitet seit 2014 die Forschungsgruppe Biochemie und Synthetische Biologie des mikrobiellen Stoffwechsels am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg. In einer bahnbrechenden Arbeit gelang es dem Team um Erb erst kürzlich, einen künstlichen Stoffwechselweg zur Kohlendioxid-Fixierung im Reagenzglas zusammenzusetzen und damit den Weg zur künstlichen Photosynthese zu ebnen. „Einige dieser Stoffwechselwege für Kohlenstoff und die dafür verantwortlichen Enzyme haben wir gerade erst entdeckt, andere sind noch unbekannt“, so Erb. Der Mikrobiologe identifizierte bereits verschiedene bislang unbekannte Umsetzungen für Kohlenstoff, darunter ein neuartiges Enzym aus Alphaproteobakterien, das bis zu zwanzigmal schneller CO2 aus der Luft bindet als das entsprechende Enzym namens Rubisco aus Pflanzen. Die Arbeitsweise dieses Super-Enzyms studieren Erb und sein Team unter anderem mit einer eigens dafür entwickelten „Enzym-Zeitlupe“. 

Der mit 10.000 Euro dotierte Forschungspreis der Vereinigung für Allgemeine und Angewandt Mikrobiologie (VAAM) wird jedes Jahr im Rahmen der Jahrestagung der VAAM für herausragende aktuelle Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Mikrobiologie an Nachwuchswissenschaftler vergeben.

bb

69 Prozent der befragten Verbraucher in den 28 EU-Mitgliedstaaten sind für den verstärkten Einsatz dieser Biokraftstoffe, 15 Prozent sprechen sich dagegen aus und 16 Prozent haben keine Meinung dazu.

Ein wenig niedriger fallen die Zahlen für Deutschland aus. Hier sind 61 Prozent der Befragten für den Einsatz von Biokraftstoffen, 23 Prozent sind dagegen und 16 Prozent sind unentschieden. Dietrich Klein, Geschäftsführer des BDB^e, weist auf Informationsdefizite hin. Den deutschen Verbrauchern sei nicht bewusst, wie stark Bioethanol die CO₂-Emissionen senkt.

In the 28 EU Member States, 69 percent of respondents are in favor of the increased use of these biofuels, while 15 percent are against it and 16 percent are undecided.

The figures for Germany are slightly less optimistic. Here, 61 percent of respondents are in favor of the use of biofuels, 23 percent are opposed to it and 16 percent are undecided. Dietrich Klein, Managing Director of BDB^e, points to a lack of information. The German consumers are simply not aware of how severely CO₂ emissions could be reduced through the use of bioethanol.

Mit Google Street-View die Lage des Ferienhauses im Ausland checken, gehört heutzutage fast zum Standard jeder Urlaubsplanung. Ob Gebäude, Straßen oder Parks: Die Google-Bilder bieten einen Rundumblick als erste Orientierung von fast jeder Stadt der Welt. Forscher im Future Cities Laboratory am Singapore-ETH Centre haben die Google Street-View-Bilder nun erstmals genutzt, um das Ökosystem einer Großstadt zu vermessen. Konkret wurde der Einfluss von Straßenbäumen in der Megacity Singapur untersucht. Wie das Team im Fachjournal „Ecological Indicators“ berichtet, konnten sie anhand der Google-Daten eine Methode entwickeln, mit der relativ günstig und schnell der Einfluss der Bäume auf das Ökosystem in Metropolen kartiert und quantifiziert werden kann.

Dass Bäume und Pflanzen einen positiven Einfluss auf das Klima in Städten haben und so das Leben angenehmer machen, ist allseits bekannt. Vor allem im Sommer sind Bäume auch hierzulande als erfrischende Schattenspender gefragt. Wie sich Bäume auf Ökosysteme in tropischen Ballungsräumen wie Tokio oder Singapur konkret auswirken, dazu gab es bisher kaum aussagekräftige Untersuchungen.

Baumkronen-Flächen mit Google vermessen

Im Rahmen der Studie haben die Schweizer Forscher nun etwa 100.000 Bilder aus Google Street View extrahiert und die Fotos mit einem Algorithmus in 50-Meter-Intervallen analysiert, um den Anteil der durch Baumkronen abgedeckten Flächen zu berechnen. Mehr als 80 Prozent des Singapurer Straßennetzes wurde so erfasst. Mithilfe der Google-Street-View-Technologie konnten sie einen Standard-Datensatz von Panoramafotos und Strassenansichten auf Basis von GPS-Daten erschliessen, um Bilder mit bestimmten Orten zu verknüpfen.

Sonneneinwirkung am Boden messbar

Die hohe Auflösung der Bilder ermöglichte es, das Maß der Sonneneinstrahlung an der Erdoberfläche zu bestimmen. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass die Vergrösserung der Abdeckung durch Straßenbaumkronen die Bodenoberflächen- und Lufttemperatur auf den Straßen Singapurs reduzieren könnte. „Neben der Abkühlung von städtischen Mikroklimata bieten diese in dichte städtische Strassennetze integrierten Bäume weitere Vorteile. So reduzieren sie die Überschwemmungsgefahr und wirken luftreinigend“, erklärt der Forschungsleiter vom Future Cities Laboratory und Direktor des Singapore-ETH-Centres, Peter Edwards.

Mehr grüne Lebensräume planen

Darüber hinaus kann die Größe des Blätterdachs auch ein Indikator für die Verdunstungskühlung sein, welche die Baumblätter und der aufgefangene Niederschlag erzielen. „Bäume zu pflanzen mit dem Ziel, die Umwelt zu kühlen, ist deshalb besonders wichtig in tropischen Städten wie Singapur, die stark unter dem städtischen Hitzeinsel-Effekt leiden“, betont Projektkoordinator Dan Richards vom Future Cities Laboratory. Diese neue und relativ günstige Schatten-Vermessungsmethode könnte zukünftig Stadtplanern weltweit helfen, baumkarge Orte zu erkennen und mehr grüne und nachhaltige Lebensräume in Städten zu schaffen.

bb

Kupfer ist für die deutsche Industrie ein bedeutendes Massenmetall: Es wird vor allem in der Kabel- und Elektroindustrie gebraucht, aber auch in der Bau- und Automobilbranche und im Maschinenbau. Bislang muss der Wertstoff entweder über Metallkonzentrate oder als Roherz importiert werden. Ein wichtiger Partner für Deutschland ist hierbei Chile, Weltmarktführer für Kupferabbau und –export. „Chile hat ein großes Interesse daran, die eigene Bergwerksproduktion an Kupfer effizienter und umweltbewusster zu gestalten“, erklärt Martin Rudolph, Leiter der Abteilung Aufbereitung am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF). Das Institut gehört zum Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und kooperiert eng mit der TU Bergakademie Freiberg. Im HIF werden Technologien erforscht und entwickelt, die dabei helfen sollen, eine langfristige Versorgung der Wirtschaft mit strategisch wichtigen Technologiemetallen sicherzustellen.

Mit Blick auf den Pazifikstaat Chile sehen die Helmholtz-Forscher großes Optimierungspotenzial. So wird dort Salzwasser anstelle von Frischwasser eingesetzt, um das Wertmetall zu gewinnen. Allerdings ist dafür ein erhöhter Einsatz an Chemikalien nötig. Außerdem geht das im Erz enthaltene Molybdän verloren – ein wichtiges Sondermetall, das unter anderem für Stahllegierungen als Schmiermittel und in elektronischen Bauteilen verwendet wird.

Bakterien statt Chemikalien

Vor diesem Hintergrund haben die Deutschen nun im Februar gemeinsam mit dem Advanced Mining and Technology Center an der Universidad de Chile in Santiago de Chile eine Kooperation gestartet. Unterstützt mit einer Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) wollen die Forscher innerhalb der nächsten drei Jahre einen umweltfreundlicheren Weg finden, um Kupfer aufzuarbeiten.

Dabei setzen die Wissenschaftler auf Bakterien als nützliche Helfer. Schon bei der Gewinnung von seltenen Erden gibt es erste Ansätze, Mikroben im Bergbau zu nutzen. Bei der Kupferaufarbeitung sind vor allem solche Bakterien gefragt, die an die salzhaltigen Bedingungen angepasst sind. Die Wissenschaftler haben deshalb Meeresbakterien im Visier. Diese könnten eine vielversprechende Alternative zu Chemikalien sein und den Molybdänverlust mindern, glauben die Forscher. „Wir brauchen keine lebenden Mikroben, sondern nur jene aktiven Stoffe, die in der Lage sind, mineralische Oberflächen gezielt zu verändern“, erläutert Katrin Pollmann, die am HIF die biotechnologische Arbeitsgruppe leitet. „Das können bakterielle Zellen, Zellbestandteile, Stoffwechselprodukte oder Biomoleküle sein.“

Umweltfreundliche Aufarbeitung von Roherzen

Auf diesem Wege könnte das bisher genutzte Verfahren der Flotation umweltverträglicher werden. Seit 150 Jahren wird die Flotation in der Industrie eingesetzt, um Roherze aufzuarbeiten und die wertvollen von den weniger wertvollen Mineralien zu trennen. Denn viele nützliche Metalle liegen oftmals in sehr geringen Konzentrationen vor. „Kupfer liegt in den Erzen oft fein verteilt vor und ist für klassische Aufbereitungsverfahren schwer zugänglich", sagt Katrin Pollmann. Bei der Flotation wird beispielsweise das fein zermahlene Erzgestein mit Wasser vermengt. Durch den Zusatz von Chemikalien werden die Erzpartikel unterschiedlich benetzbar gemacht; Wertstoffe werden gesammelt und wertlose Partikel zurückgehalten. Der Kupfergehalt von Roherz kann dadurch von rund einem Prozent auf etwa 30 Prozent gesteigert werden.

Bioflotation als neuen Standard etablieren

In Zukunft wollen die Forscher nun einen biobasierten Ansatz – die Bioflotation – etablieren. Statt chemischer Reagenzien sollen bioaktive Stoffe zum Einsatz kommen, die aus den salztoleranten Bakterien isoliert werden. Schon heute ist bekannt, dass bestimmte Bakterien das Eisenmineral Pyrit für ihren Stoffwechsel brauchen – bei der Aufbereitung von Kupfer muss dieses Mineral abgeschieden werden. Ziel ist, dass sich die bioaktiven Stoffe an die Erzminerale anlagern und so die kupfer- und molybdänhaltigen Minerale herausgefiltert werden. In einem ersten Schritt wollen die Forscher zunächst geeignete Bakterien finden, um die bioaktiven Substanzen zu isolieren. Im zweiten Schritt sollen die Wechselwirkungen mit den Mineraloberflächen bis auf die Molekülebene untersucht werden. HIF-Forscher Martin Rudolph betont: „Wir nehmen an, dass sich Bioflotation einfach in die klassische Aufbereitung integrieren lässt. Ein weiterer Vorteil: Bioaktive Stoffe bauen sich in der Umwelt selbst ab. Wie sie sich konkret dort verhalten, ist eine Frage für weitergehende Forschung.“

jmr

Klimawandel und Industrialisierung haben den Ökosystemen der Erde in den vergangenen Jahrzehnten viel abverlangt. Pflanzen und Tiere sind vom Aussterben bedroht, weil ihnen die natürliche Lebensgrundlage verloren geht. Den Artenverlust signifikant zu reduzieren und deren Ursachen zu bekämpfen sind daher Kernziele des Strategischen Plans der Bundesregierung bis zum Jahr 2020. „Um den Verlust der biologischen Vielfalt zu stoppen, müssen wir uns sehr genau mit den komplexen Beziehungen zwischen Natur und Gesellschaft beschäftigen“, sagt Marion Mehring, Leiterin der Biodiversitätsforschung am Frankfurter ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung.

Anstrengungen unzureichend

Trotz aller Initiativen auf globaler und lokaler Ebene sehen die ISOE-Forscher das für 2020 anvisierte Ziel gefährdet. Weder die Ratifizierung nationaler Biodiversitätsstrategien, noch die Ausarbeitung von Aktionsplänen oder die Einrichtung von Schutzgebieten seien dafür ausreichen, wie die Frankfurter Forscher im Fachjournal „International Journal of Biodiversity Science, Ecosystem Services & Management“ berichten.

Transdisziplinäre Zusammenarbeit empfohlen

Im Vorfeld des dreitägigen Treffens des Weltbiodiversitätsrats IPBES vom 7. bis 10. März 2017 in Bonn rät das Team um Mehring in dem Artikel daher zum Umdenken in der Biodiversitätsforschung. Danach haben aktuelle Untersuchungen gezeigt, dass die Ursachen für den fortschreitenden Verlust der biologischen Vielfalt vor allem in fehlendem oder unsicherem Wissen über die komplexen Verbindungen zwischen Natur und Gesellschaft liegen. Die ISOE-Forscher empfehlen daher, die Biodiversitätsforschung stärker am Zusammenspiel verschiedener Disziplinen ausrichten. „Für den Erhalt der Biodiversität ist es unerlässlich, dass Organisationen wie der Weltbiodiversitätsrat die Notwendigkeit von Transdisziplinarität in der Biodiversitätsforschung anerkennen“, betont Mehring.

Nutzungskonflike erkennen

Neue fachübergreifende Bündnisse zwischen den Natur- und Sozialwissenschaften, die Einbeziehung von lokalem Wissen über Biodiversität sowie die Integration von gesellschaftlichen Partnern in den Forschungsprozess sind demnach erforderlich, um Fortschritte zu erzielen und Wissenslücken zu schließen. Mit dem „transdisziplinären Forschungsmodus“ ist es möglich, „Nutzungsdynamiken von Biodiversität in den Blick zu nehmen“, argumentieren die Wissenschaftler. So würden beispielsweise  auftretende Konflikte verschiedener Interessengruppen hinsichtlich der Nutzungsansprüche an Ökosystemleistungen schneller wahrgenommen.

bb

Biobasierte und biologisch abbaubare Kunststoffe machen zunehmend erdölbasierten Plastikprodukten Konkurrenz. Experten gehen davon aus, dass der Aufwärtstrend auch weiterhin anhält. Laut einer Studie von European Bioplastics wird der Markt für Biokunststoffe, trotz niedriger Ölpreise, bis 2021 um 50% auf 6,1 Millionen Tonnen im Jahr ansteigen. Die Entwicklung neuer Verfahren zur Bioplastik-Herstellung wird seit Jahren von der Bundesregierung gefördert. Auch das Kooperationsnetzwerk „BioPlastik“, das von der Industrielle Biotechnologie Bayern (IBB) Netzwerk GmbH initiiert wurde, bekam zwischen 2014 und 2016 im Rahmen des „Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ vom Bundeswirtschaftsministerium finanzielle Unterstützung.

Netzwerk bringt Mehrwert

Nach dem Ende der fast dreijährigen öffentlichen Förderung wird sich das Netzwerk ab sofort aus eigener Tasche finanzieren, wie die Allianz am 7. März vermeldete. Mit den Beiträgen der Netzwerkpartner will „BioPlastik“ auch weiterhin neue Prozesse erschießen, um innovative, umweltfreundliche und wettbewerbsfähige Bioplastik-Produkte auf den Markt zu bringen. Daran beteiligt sind zehn Unternehmen und acht Forschungseinrichtungen. „Die Entscheidung der Partner, das Netzwerk allein durch Eigenbeiträge zu verstetigen, zeigt, dass das Netzwerk Mehrwert liefert, und dass unsere Arbeit angenommen und wertgeschätzt wird“, erklärt IBB-Netzwerk Geschäftsführer Haralabos Zorbas.

Verschiedene Konsortien arbeiten innerhalb des Netzwerkes beispielsweise an einem biobasierten Knochenkleber aus Biopolymeren, der Knochenbrüche an gering belasteten Körperteilen wie Hand oder Gesicht verkleben und Implantate wie Schrauben ersetzen kann. Andere Netzwerkpartner produzieren bereits Kaffeekapseln und Cateringgeschirr aus Bioplastik. Ein Fokus bei den Materialien liegt auf den bisher kaum vermarkteten Polyhydroxyalkanoaten (PHA). Mit dem Schritt in die sogenannte Selbstständigkeit zeigt der Bioplastik-Verbund, dass Bioplastik längst die Nische verlassen hat und in der Industrie angekommen ist.

bb

Copper is an important bulk metal for the German industry: it is mainly used in the cable and electrical industry, but also in the construction and automotive sectors, and in mechanical engineering. Until now most of it had to be imported either in the form of metal concentrates or crude ore. The world market leader Chile has been an important copper partner for Germany. Moreover, “Chile has an obvious interest in making its own mining production of copper more efficient and environmentally responsible,” explains Martin Rudolph, Head of the Processing Division at the Helmholtz-Institute Freiberg for Ressource Technology (HIF). The institute belongs to the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) and is cooperating closely with the TU Bergakademie Freiberg. The HIF investigates new technologies aiming to secure the long-term supply of technology metals for the economy.

The researchers from the Helmholtz Institute see great potential regarding copper mining in the pacific coastal state. Currently the Chilean mines use salt water instead of fresh water to recover the valuable metal, which requires an increased amount of Chemicals for the process. Additionally it leads to the loss of the molybdenum contained in the ore, which is an important rare metal that is used for steel alloys, lubricants and electronic components.

Chemicals replaced by bacteria

With this in mind, a new cooperation between the HIF and the Advanced Mining and Technology Center at the Universidad de Chile in Santiago de Chile started in February. Supported by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) the researchers have set themselves a three-year deadline to prove that it is possible to mine copper in a more sustainable and environmentally friendly way.

Bacteria could be a promising solution to this project. Similar approaches to use microbes are already being used for the mining of rare earth elements. Processing of copper requires bacteria that are already adapted to saline conditions. Therefore the scientists are focusing on bacteria from the sea. The researcher estimate that these bacteria could be a promising alternative to the use of chemicals and could minimize the loss of the molybdenum during the process. “We do not need living microbes as such, but only those active substances that are specifically able to alter mineral surfaces” explains Katrin Pollmann, who heads the HIF biotechnological working group. “These can be bacterial cells, cell components, metabolic products or biomolecules.”

Sustainable mining of crude ores

Using biomolecules could transform the currently and widely used method of flotation into a much more eco-friendly and sustainable process. Flotation has been used in industry for the past 150 years in the processing of raw materials. The copper content of crude ore is often times very low and difficult to access, but can be enriched fairly easily using flotation. During flotation, the finely ground ore is mixed with water. The addition of chemicals makes the ore particles differentially wettable; valuable substances are extracted while worthless particles are left behind. This way the copper content of crude ore can be enriched from around one percent to approximately 30 percent.

Bioflotation as the new gold standard

In the future, the researchers want to establish a new bio-based approach called bioflotation. Instead of using chemical reagents, bioactive substances that are extracted from saline-adapted bacteria will be added to the ore minerals. The fact that bacteria need the iron mineral pyrite for their metabolism is already exploited in the industry today. During the processing of copper, pyrite needs to be extracted as waste. The goal now is to use bioactive substances that filter out the minerals containing copper and molybdenum, while metabolizing the useless iron mineral pyrite. The first step towards establishing this new bioflotation process will be to identify suitable bacteria and isolate the bioactive substances. The next step will be to analyze the interactions with the mineral surfaces down to the level of individual molecules. Martin Rudolph considers the long-term prospects of the project: “We assume that bioflotation can be readily integrated into classic processing routes. A further advantage is that bioactive substances degrade naturally in the environment. How they behave there is a matter for further research.”

jmr

Phosphor als lebenswichtiger Nährstoff ist nur begrenzt verfügbar. Das chemische Element ist für das Leben auf der Erde unentbehrlich, alle Lebewesen brauchen es zum Wachsen. Daher wird Phosphor überwiegend als Düngemittel eingesetzt. Doch die Phosphorvorräte der Erde werden allmählich knapp – und die klassische Gewinnung von Rohphosphat ist sehr belastend für die Umwelt. Wissenschaftler versuchen daher schon seit längeren, alternative Quelle zu etablieren. Dazu gehören neben Klärschlamm auch Tiermehle aus Schlachtabfällen. Um das Phosphor-Potenzial zu nutzen, hat Patric Heidecke am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) eine neue Verbrennungstechnologie entwickelt. In einer sogenannten Wirbelschicht-Anlage werden die Tiermehle umweltfreundlich verbrannt, wobei sich die phosphorhaltigen Aschepartikel herauslösen und abgeschöpft werden können.

GPS und Sensortechnik haben längst die Landwirtschaft erobert. Aber nicht nur auf dem Acker kann die Digitalisierung die Arbeit der Landwirte erleichtern und effizienter machen. Auch in der Tierhaltung können Funkchips und Co. die Tiergesundheit überwachen und so für höhere Erträge sorgen. Im Herbst hatte eine Umfrage des Branchenverbandes Bitkom in Kooperation mit dem Deutschen Bauernverband belegt, dass viele Landwirte digitale Techniken nutzen oder künftig nutzen wollen. 

Über die Cloud die beste Futterration ermitteln

Den Trend zum Smart Farming nutzen inzwischen auch immer mehr Firmengründer. So will sich die fodjan GmbH als Experte für digitales Futtermanagement von Milchkühen etablieren. Das Start-up aus Dresden hat hierfür eine Software entwickelt, die ortsunabhängig über einen Computer gezielt gesteuert werden kann – und Landwirten damit ein Werkzeug für Smart Feeding anbieten. Gegründet wurde die Firma 2014 von einem interdisziplinären Team in der Gründungsschmiede der HTW Dresden, das aus Carsten Gieseler (Agrarökonom), Michael Schütze (Betriebswirt), Daniel Schreck (Webentwickler) und Johannes Völker (Informatiker) besteht.

Ihr Ansatz: Eine intelligente und cloudbasierte Software, mit der sich Futterkosten reduzieren, die Effizienz des Betriebes steigern und gleichzeitig die Tiergesundheit verbessern lässt. Der Bedarf ist groß, denn aktuell geben die rund 80.000 Milchbauern in Deutschland jährlich 5,6 Milliarden Euro für Futtermittel aus. „Die bisher erhältlichen Programme, die Landwirte zur Rationsberechnung nutzen, konnten jedoch nur linear kalkulieren. Herdenanforderungen und Futtermittelbestände wurden nicht mit in die Berechnung einbezogen. Hier sahen wir Optimierungspotential”, heißt es bei fodjan. Mit ihrer Software ist dies nun möglich. Sie rechnet für die Landwirte aus, welche Futterrationen nötig sind und stellt sie übersichtlich dar. Nach dreijähriger Entwicklungsphase und mehreren erfolgreich abgeschlossenen Pilotprojekten ist fodjan seit Oktober 2014 als Software-as-a-Service (SaaS) auf den Markt.

Tiergesundheit und Kosteneffektivität optimieren

Darüber hinaus werden die Rationen mit Blick auf die Tiergesundheit ausgewertet – auf Basis neuester wissenschaftlicher Erkenntnisse – und sofern nötig Alternativen vorgeschlagen. Im Unterschied zu anderen Produkte, die bereits auf dem Markt sind, könne fodjan mit seiner Mehrzieloptimierung, die auf einem Algorithmus basiere, “einen umfangreichen, an den Betrieb optimal angepassten Rationsüberblick liefern. Statt nur ein Ziel zu errechnen – den niedrigsten Preis – kann fodjan Tiergesundheit und Kosteneffektivität kombinieren”, heißt es bei der Firma. Technische Vorkenntnisse seien dafür nicht nötig.“ Jeder Milchviehhalter kann das Programm einfach bedienen”, teilen die Dresdner mit. Ausgedacht hat sich die Fütterungssoftware, die auch bei der Rezeptur des Futters hilft, Mitgründer Gieseler während seines Studiums. Im Jahr 2015 wurde er dafür mit dem Förderpreis der Agrarwirtschaft ausgezeichnet.

Investoren beteiligen sich an Serie-A-Finanzierung

Dass Smart Farming inzwischen auch für Investoren interessant ist, zeigt die aktuelle Finanzierungsrunde von fodjan. Schon bei der Firmengründung war der High-Tech Gründerfonds (HTGF) als Finanzierer an Bord, nun weitet er sein Engagement bei fodjan aus. HTGF-Manager Klaus Lehmann: „Die Technologien der fodjan GmbH adressieren den wichtigsten Kostenfaktor von Nutztierhaltern – die Futterkosten – und sind so von hoher wirtschaftlicher und ökologischer Relevanz. fodjan bietet den unterschiedlichsten Partnern aus der Wertschöpfungskette – vom Landwirt über den Futtermittelhändler bis zur Molkerei, mit seinen Produkten – die Möglichkeit, ihre Rentabilität zu steigern, ohne die Tiergesundheit zu vernachlässigen.“ Neu im Kreis der Investoren ist der Technologiegründerfonds Sachsen (TGFS).

Markus Michalow, Geschäftsführer des TGFS, betont: „Uns hat vor allem überzeugt, dass fodjan Ökonomie und Ökologie in Einklang bringt.“ Gemeinsam mit dem HTGF sowie der Siegmund Beteiligungsgesellschaft mbH wurde nun eine Serie-A-Finanzierung durchgeführt, deren Höhe unbekannt ist. Gleichzeitig hat die Firma mit der Lely Gruppe aus den Niederlanden einen neuen strategischen Partner gefunden. Lely ist Spezialist für Technik und Automatisierung rund um die Milchviehhaltung. Gemeinsam soll die Software nun auch langfristig weiterentwickelt und an die Bedürfnisse der Landwirte angepasst werden.

jmr

Ob in Kosmetikartikeln, Lebensmitteln oder Medikamenten: Pflanzliche Inhaltsstoffe sind wegen ihrer gesundheitsfördernden Eigenschaften für den Menschen von jeher unverzichtbar und in der Industrie gefragt. Den großen Bedarf an diesen kostbaren Substanzen kann die Natur jedoch nicht allein decken. Sie künstlich herzustellen, war bisher jedoch mühsam. Nun hat ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Chemikern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) ein Verfahren entwickelt, mit dem sich zumindest eine Gruppe dieser Naturstoffe, die Triterpene, sehr einfach produzieren lässt.

Wirkstoff-Konzentration in Pflanze zu gering

Zu den Triterpenen gehört beispielsweise die Maslinsäure, die in Oliven enthalten ist und die Pflanze vor Schädlingen schützt. Andere Triterpene sind dagegen vielversprechende Kandidaten für neue Krebsmedikamente. "Das Problem ist, dass diese Substanzen in den Pflanzen nur in geringer Konzentration vorkommen", erklärt MLU-Chemiker René Csuk. Um die Wirkung der Naturstoffe genauer zu untersuchen, sind allerdings große Mengen erforderlich.

400 Enzyme genauer untersucht

Im Rahmen der Studie gingen die Forscher der Frage nach, wie Pflanzen diese wertvollen Stoffe überhaupt bilden. Wie das Team im Fachjournal „Nature Communications“ berichtet, wurden daher über 400 Enzyme aus mehr als 200 verschiedenen Pflanzen genauer untersucht, um das Geheimnis zu lüften. Anschließend wurden die vielversprechendsten Kandidaten in Hefe-Kulturen eingeschleust, wo sie Stoffwechselprodukte wie Triterpene in großen Mengen produzieren können.

Enzymfamilie der Schlüssel für Biosynthese

Dabei stellten die Forscher fest, dass Enzyme der Familie CYP716 eine maßgebliche Rolle bei der Produktion von Triterpenen spielen. Im Ergebnis konnten sie insgesamt zehn Reaktionen beschreiben, bei denen verschiedene Triterpene, wie die Maslinsäure der Oliven, entstehen. "Diese Ergebnisse bereichern nachhaltig unser Wissen über die Entstehung dieser wichtigen Substanzklasse", erklärt Csuk. Daneben wird aber auch große Potenzial der CYP716-Enzyme deutlich, welche die Vielfalt der Triterpene mit beeinflussen. Mit der Studie haben die Forscher somit eine wichtige Grundlage geschaffen, um pflanzliche Inhaltsstoffe wie Triterpene auf nachhaltige Weise auch in großen Mengen für die Forschung herzustellen.

bb

GPS and sensor technology have been a part of agriculture for quite some time now. But not just the cultivation of fields can be simplified by the digitization. Radio chips and the likes are also useful to optimize animal husbandry by monitoring animal health and thus increasing revenue. Last fall a survey by Germany's Digital Association bitkom together with the German Farmers’ Association (DBV) revealed that the majority of farmers are already using or would like to use digital technologies in the near future.

Cloud-based calculations of feed rations

These days also more and more companies are focusing on smart farming. The Dresden-based start-up fodjan is aiming to establish itself as a specialist in the field of efficient feed management for livestock. To that end fodjan developed a software that can be controlled remotely via a computer, and is thus offering farmers a tool for smart farming. In September 2014 an interdisciplinary team at the HTW Gründungsschmiede Dresden (Consulting Centre for Company Founding) consisting of Carsten Gieseler (agricultural economist), Michael Schütze (business economist), Daniel Schreck (web developer) und Johannes Völker (informatition) founded the fodjan GmbH.

Their aim was to develop an intelligent and cloud-based software that reduces the cost of feed and increases the efficiency of the farm, while simultaneously improving animal health. Especially reducing the cost of feeding is in high demand, as the currently roughly 80,000 dairy farmers in Germany are paying 5.6 billion Euros for feed per year. Fodjan explains “To date, the available programs farmers can use to calculate feed rations could only do so in a linear way. Requirements of the herd or inventory of the animal feed were disregarded in the calculations. This is what we wanted to improve upon.” Their new software now allows for these complex calculations. And it is not only calculating the rations, but also presents them in a clear and concise way. After three years in development and several successful pilot projects, fodjan has been available as a “Softwar-as-a-Service” (SaaS) since October 2014.

Optimizing cost of feed and animal health

For the benefit of animal health the newest scientific data are being used to analyze and adjust the feed rations. According to fodjan the new software with its multiobjective approach based on a specific algorithm offers a complex and individually adjusted overview of feed rations for each farm.  Compared to other available products this software combines several goals like cost efficiency and animal health instead of focusing on cost minimizing. The company also explains that prior technical knowledge is not necessary, and that “every dairy farmer could easily use the software program”. Co-founder Gieseler developed the idea for the smart feeding software during his own university studies in agriculture and business administration and was awarded the agricultural industry funding prize in 2015.

Old and new investors join Series A financing

The latest financing round of the fodjan GmbH once again demonstrates the growing market for smart farming and highlights the potential for investors. Already at the conception of the company the High-Tech Gründerfonds (HTGF) was one of its investors, and now the HTGF expanded its commitment even further. Klaus Lehmann from the HTGF says: “fodjan GmbH’s technologies address the most important cost factor for livestock farmers – feed costs – and are therefore of huge economic and ecological significance. Through its products, fodjan offers a diverse range of partners across the value chain – from farmers and feed suppliers to dairies – the opportunity to increase their profitability without neglecting animal health.” A new addition among the financing partners is the Technologiegründerfonds Sachsen (TGFS). Markus Michal, CEO of the TGFS states “Above all, we were impressed by the way fodjan is able to reconcile economic and ecological factors”. In conjunction with the HTGF and the “Siegmund Beteiligungsgesellschaft mbH“ a new Series A financing over an unknown amount was now secured.

At the same time fodjan also found a new ideal strategic partner in the shape of the Lely Group from the Netherlands. Lely is a specialist in technology and automation for the dairy cattle farming industry. Their combined long-term goal for the future is to keep advancing the software and adapt it to the needs of the farmers.

jmr

Ob als Speiseöl, Futtermittel oder Biodiesel: Raps gehört zu den wichtigsten Kulturpflanzen in Europa. Rund 1,3 Millionen Hektar wurden 2016 bundesweit mit der gelbblättrigen Ölpflanze angebaut. Derweil ist Raps im Vergleich zur Gerste eine noch recht junge Pflanzenart, deren Potenzial erst durch gezielte Züchtungen gesteigert wurde. Doch die Rapszüchtung gilt als schwierig, da Brassica napus auf nur sehr wenigen Ausgangskreuzungen basiert. Dadurch fehlt die nötige genetische Vielfalt für züchterische Verbesserungen.

DFG-Förderung zum stabilen Rapsgenom

Forscher der  Justus-Liebig-Universität Gießen werden in den kommenden drei Jahren nun untersuchen, wie die genetische Diversität in Raps gesteigert werden kann. Das Projekt „Wiederherstellung genomstabiler Rapsformen“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit insgesamt rund 563.000 Euro gefördert.

Mit Kohl und Rübsen zum Raps

Bisher wurden neue, synthetische Rapsformen aus den Vorgängerarten Rübsen (Brassica rapa) und Kohl (Brassica oleracea) gezüchtet. Diese neuen Hybriden haben dieselbe chromosomale Zusammensetzung wie Brassica napus und eine erhöhte genetische Diversität. Das Problem: Die Genome der synthetischer Arten sind jedoch aufgrund einer gestörten Kontrolle der Zellteilung in den Keimzellen instabil. Die Pflanzen bilden daher nur wenige Samen - für die Züchtung ein echtes Manko. Der Grund für die genomische Instabilität der Raps-Hybriden ist allerdings unklar.

Ausgangskreuzungen mit verschiedenen Eltern

Ein Team um die Gießener Forscherin Annaliese Mason hat zwei Wege im Visier, um die Instabilität der neuen Raps-Hybriden zu erkunden. Zum einen wird untersucht, ob sich stabilere Rapsformen erzeugen lassen, wenn aus der sehr vielfältigen Kohlfamilie ganz unterschiedliche Eltern für die Ausgangskreuzungen verwendet werden. Andererseits sucht Masons Team nach den Schlüsselmutationen, die die erhöhte genomische Stabilität beim heutigen Raps verursacht haben könnten. Rund 300 verschiedene Rapslinien aus extrem unterschiedlichen Ausgangskreuzungen sollen dafür hochauflösenden Genomanalysen unterzogen werden. Durch die Erfassung der Fruchtbarkeit und des Verhaltens der Chromosomen hoffen die Forscher, Linien mit einem stabilen Erscheinungsbild zu identifizieren und zukünftig für mehr genetische Vielfalt in Raps sorgen.

bb