Aktuelle Veranstaltungen

Die Bioökonomie soll einen erheblichen Beitrag dazu leisten, Rohstoffalternativen angesichts der Endlichkeit fossiler Ressourcen zu finden, dem Klimawandel entgegenzuwirken, die natürlichen Lebensgrundlagen zu schützen und erneuerbare Ressourcen nachhaltig zu nutzen sowie die Versorgung und das Recht auf Entwicklung aller Teile einer wachsenden Weltbevölkerung sicherzustellen.

Diese Herausforderungen machen es nötig, ein Bündel an Zielen gleichzeitig zu verfolgen. Nicht zuletzt hierdurch erwachsen neben Chancen auch Zielkonflikte und damit das Erfordernis, zuverlässiges Wissen über Tendenzen, Effekte und Wirkzusammenhänge des gesamten Transformationsprozesses zu erlangen.

Zu diesem Zweck wird mit dieser Bekanntmachung der Aufbau eines umfassenden Monitorings der Bioökonomie gefördert, das den Transformationsprozess hin zu einer nachhaltigen, biobasierten, an natürlichen Kreisläufen orientierten Wirtschaftsweise beobachtet, misst und bewertbar macht. Übergeordnetes Ziel der Fördermaßnahme ist es, die wissenschaftlichen Grundlagen für ein umfassendes Monitoring der Bioökonomie zu entwickeln. Dabei liegt der Schwerpunkt dieser Fördermaßnahme in der systemischen Betrachtung und Modellierung innerhalb des Monitorings. Durch ein kontinuierliches Monitoring soll eine Wissensbasis für politisches Handeln und eine öffentliche Auseinandersetzung darüber geschaffen werden. Es sollen zugleich Potenziale sichtbar gemacht und Fehlentwicklungen aufgezeigt werden. Die Ergebnisse des Monitorings sollen in regelmäßigen Berichten der Allgemeinheit präsentiert werden. Dadurch soll zugleich die öffentliche Wahrnehmung für Themen der Bioökonomie erhöht werden.

Komplementär zu den verschiedenen Maßnahmen und Aktivitäten der „Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030“ sowie der „Nationalen Politikstrategie Bioökonomie“, die sich aus verschiedenen Perspektiven mit den unterschiedlichen Ebenen und Teilgebieten der Bioökonomie beschäftigen, sollen in einer dreijährigen Pilotphase (2016 bis 2019) vorliegende Daten identifiziert und analysiert, auf Basis wissenschaftlicher Forschung Kriterien und Indikatoren entwickelt und Verfahren zur Erhebung von Daten etabliert werden, um möglichst alle Dimensionen der Bioökonomie messbar zu machen und Wirkmechanismen und Zusammenhänge durch eine systemische Modellierung abzubilden. So sollen Fortschritte, aber auch mögliche Hemmnisse oder Zielkonflikte im Transformationsprozess hin zu einer Bioökonomie sichtbar gemacht werden.

Die vorliegende Fördermaßnahme richtet sich auf eine systemische Betrachtung und Modellierung aller relevanten Faktoren und Wirkungen einer Bioökonomie. Die systemische Betrachtung und Modellierung baut auf den von den weiteren beteiligten Ressorts BMEL und BMWi initiierten Monitoring-Bestandteilen auf, die ihren Fokus auf Daten und Analysen zu agrarischen und allgemein biogenen Ressourcen und deren Nachhaltigkeitsbewertung sowie auf wirtschaftliche Kennzahlen legen.

Wasteful packaging has been a thorn in bioeconomy’s side for a long time. Especially food items that are packaged in layers of non-degradable plastic have caused resentments among environmentally conscious customers. The Deutsche Verpackungsinstitut (German Packaging Institute; dvi) supports sustainable packaging; it is a platform for information, insights und impulses regarding all packaging matters. It also aims to support the knowledge transfer and the dialogue between companies, institutions and partners. Its members come from all levels of the value chain. Since 2011 the dvi is holding a competition for the best packaging in several categories – sustainability being one of them. The German Packaging Award is held under the auspices of the Federal Minister for Economic Affairs and Energy.

Three winners for sustainable packaging

The winners of 2017 have just been announced. The panel and main jury awarded a total of 34 submissions in ten categories, and three winners in the sustainability category. The winners will be hosted at a Gala in Berlin on 26 September in the Humboldt Box in front of the Berlin City Palace. The three winners in the category sustainability are bio based packaging by BIO-LUTIONS International AG, climate-neutral stand-up bags manufactured by Wipak Walsrode GmbH & Co. KG, and CONSTANTIA CompresSeal manufactured by Constantia Flexibles International GmbH.

Banana stems, aluminium-free bags, and micro-embossing

BIO-LUTIONS has developed fibre packaging made from exclusively agricultural waste packaging such as banana stems, tomato plants, pineapple shrubs, or many other plant leftovers. The jury of the packaging awards was convinced by the use of regional agricultural waste, the local production, and the 100% biodegradability. The novel packaging was designed and developed BIO-LUTIONS founder Eduardo Gordillo together with its technology partner Zelfo.

The climate-neutral stand-up bags by Wipak Walsrode GmbH & Co. KG is completely aluminium-free and is made of digitally printed composite paper. The digital printing with paper from fsc-certified sources reduces energy consumption and uses water-based inks. The new bags require 30% less energy from fossil fuels compared to conventional bags and thus come with a 40% lower greenhouse potential. The jury was convinced by the intelligent material combinations, as well as the alternative materials and the new production and refining technologies.

Last but not least, Achim Grefenstein and Roman König developed a new surface structure for sealed edge bag films, which was manufactured by Constantia Flexibles International GmbH. Conventional manufacturing processes of these bags were often affected by climatic fluctuations or other external factors, which would significantly decrease the effectiveness of the process. The jury was convinced by the newly developed micro-embossing that reduces these interferences considerably, so that no additives are needed anymore. Moreover, up to 30% less of the required sealing layer material is needed.

jmr

Der Verkauf der Icon Genetics GmbH war bereits vor zwei Jahren eingeleitet worden. 2015 hatte die japanische Denka-Gruppe zunächst 51% der Icon-Genetics-Anteile übernommen. Nun wurde auch der zweite Teil der Übernahme des Pharming-Spezialisten Icon Genetics abgeschlossen. Damit verfügt die japanische Firma Denka über einen Forschungsstandort in Halle an der Saale.

75 Mio. Euro für Mutterunternehmen Nomad Bioscience

Damit ist die Firma nun komplett in japanischer Hand. Das bisherige Mutterunternehmen Nomad Bioscience GmbH mit Sitz in München erhält nach eigenen Angaben im Gegenzug bis zu 75 Mio. Euro (10 Mrd. Yen). Mit der Ausnahme der Bereiche Impfstoffe und Diagnostika behält Nomad um den Gründer Yuri Gleba alle Rechte für die Biopharmazeutika- und Biomaterialproduktion. Damit kann die angelaufene Entwicklung neuer Biologika, Biosimilars und Biobetters unverändert vorangetrieben werden.

Forschung und Entwicklung rund um Impfstoffe und Reagenzien für die Diagnostik sollen in Zukunft weiterhin bei Icon Genetics in Halle an der Saale stattfinden. Icon gilt als einer der Pioniere des sogenannten Pharming – der Biopharmazeutika-Produktion mithilfe von Pflanzen als Arzneifabriken. Tabakpflanzen werden dazu mit Viren als Gentaxis infiziert und in den Blättern vorübergehend zur Produktion von Antikörpern oder Impfstoffen angeregt. Das Bundesforschungsministerium hat Icon Genetics bei seinen Forschungsaktivitäten unterstützt.

Antikörper-Hoffnung in der Ebolakrise

International für Aufsehen sorgte Icon Genetics als Technologiezulieferer für die US-Firma Mapp Biopharmaceutical. Sie hatte in Tabakpflanzen einen experimentellen Antikörper gegen Ebola hergestellt, der während der verheerenden Epidemie im Jahr 2014 zum Hoffnungsträger avancierte. Nach dem Abflauen der Epidemie mussten allerdings die klinischen Studien pausieren.

Denka beabsichtigt nun, mit Icons Technologie unter anderem einen Impfstoff gegen Noroviren zu entwickeln. Zudem ist die Herstellung von Antikörpern für diagnostische Assays angedacht. Denka Co., Ltd. hieß bis vor zwei Jahren noch Denki Kagaku Kōgyō K.K., was sich in etwa mit Elektrochemietechnik AG übersetzen lässt. Ursprünglich handelte es sich um eine Chemiefirma, doch mit dem neuen Namen ging eine strategische Umorientierung einher. Denka hat zum Beispiel das Gesundheitsgeschäft für sich entdeckt. Anfang 2017 gründete die Firma ein Gemeinschaftsunternehmen mit Kew Inc., einem US-amerikanischen Krebsdiagnostikanbieter.

ml/pg

The two-phase sale of Icon Genetics was completed on August 21. Icon Genetics previous owner, German plant biotechnology company NOMAD Bioscience GmbH, already sold 51% of Icon's shares to Denka in August 2015. Now, the Japanese company has acquired the remaining 49% of shares, resulting in Icon Genetics becoming a wholly owned subsidiary of Denka. According to a press release, the total acquisition amount to be paid by DENKA is a maximum of €75 million.

Norovirus vaccine manufactured in plants

Icon will continue to operate from Halle. It will carry out research and development in the vaccines and diagnostic reagents business. Denka said it is committed to developing a norovirus vaccine and other vaccines which have never been produced by Denka Seiken. NOMAD retains all intellectual property rights to biopharmaceuticals and biomaterials other than vaccines and diagnostics, and intends to continue development of new biopharmaceuticals, including biosimilar and ‘biobetter’ antibodies.

Icon Genetics specialises in the production of pharmaceutical agents made in plants. It has developed a platform technology that is used to produce recombinant proteins by combining well-studied molecular biological methods into an efficient plant-based expression system. In planta production is an alternative to traditional microbial and animal cell culture. They use the tobacco plant Nicotiana benthamiana for manufacturing of recombinant antibodies, antigens and other proteins to be used for diagnostic reagents.

Plant-made Ebola treatment

In 2014, Icon Genetics hit the headlines as technology provider for an experimental Ebola treatment given to patients during the largest Ebola outbreak in history in West Africa. ZMapp was under development by Mapp Biopharmaceutical Inc. ZMapp is composed of three humanized monoclonal antibodies against Ebola virus surface glycoprotein. The monoclonal antibodies were produced in plants by Kentucky Bioprocessing using Icon Genetics' technology.

Ob Dauerregen oder Hitzewelle: Die Folgen des Klimawandels sind schon heute spürbar und lassen Landwirte immer öfter um ihre Ente bangen. Doch wie kann sich die Landwirtschaft auf Klimaveränderungen vorbereiten, um auch in Zukunft die Ernährungssicherheit zu garantieren? Diese Frage hat sich ein internationales Forscherteam unter Mitwirkung von Wissenschaftlern des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) im Rahmen des „Agricultural Model Intercomparison and Improvement Projects“ (AgMIP) gestellt. Das Team aus insgesamt 60 Wissenschaftlern verfeinerte darin ein Werkzeug, mit dessen Hilfe die Auswirkungen von Klimavariabilität auf Erträge beim Weizen noch präzisier und somit zuverlässiger vorhergesagt werden können.

Simulationsfehler beim Weizenertrag reduziert

Konkret wurden mathematische Funktionen in Ertragsmodellen verbessert, mit deren Hilfe Unsicherheiten in den Prognosen zum Weizenertrag erheblich reduziert werden, wie die Forscher im Fachjournal „Nature Plants“ berichten. Unter der Leitung der australischen Forschungsbehörde CSIRO und dem Europäischen Agrarforschungsinstitut INRA hatten die Forscher insgesamt 27 gängige Weizenertragsmodelle genauer unter die Lupe genommen. Das Ergebnis: Mehr als die Hälfte aller Unsicherheiten waren auf die dabei verwendeten Temperaturreaktionsfunktionen zurückzuführen. Das Team entwickelte daraufhin eine neue Funktion, mit der die Simulationsfehler für Weizenerträge um bis zu 50% reduziert werden können.

Werkzeug für Entscheidungsträger

Für repräsentative Weizenstandorte auf der ganzen Welt wurde das Prognosemodell des AgMIP-Teams bereits erfolgreich getestet. Die Forscher sind überzeugt, dass die neue Methode nicht nur auf Ertragsmodelle anderer Getreidesorten übertragbar ist. Es ist gleichzeitig ein wichtiges Werkzeug für Entscheidungsträger, um die Landwirtschaft auf lokaler und globaler Ebene auf Klimaveränderungen besser vorbereiten zu können.

Hier setzt die Fördermaßnahme im Juli 2017 gestartete „Technologie-Initiative Bioraffinerien“ an. Sie verfolgt das Ziel, Forschung, Entwicklung und Innovation (FuEuI) für unterschiedliche Konversionsstufen einer Bioraffinerie-Wertschöpfungskette - Aufarbeitung des Rohstoffs, Verfahren und Prozesse der Primär- und Sekundärraffination, Herstellung von Zielmolekülen für weitere Anwenderindustrien – stärker zu fördern. Mit der Entwicklung geeigneter wissenschaftlicher und technologischer Grundlagen soll der Weg zur Etablierung von Bioraffinerien der Zukunft geebnet und beschleunigt werden. Projektskizzen können bis spätestens 23. Oktober 2017 eingereicht werden.

Mit der Förderung werden Akteure aus Wissenschaft und Wirtschaft angesprochen, die entlang der Verfahrenskette der Bioraffinerien in der Grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung wie auch Prozess- und Technologieentwicklung tätig sind. Gefördert werden Universitäten, Fachhochschulen, außeruniversitäre Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen sowie Bundes- und Landesforschungseinrichtungen.

In Einzel- oder Verbundvorhaben werden technologische Lösungsansätze gefördert zur Entwicklung geeigneter wissenschaftlicher Grundlagen für „Bioraffinerien der Zukunft“. Die Maßnahme umfasst drei Module.

Modul 1 fördert Verfahren, Technologien und Produkte der Primärraffination. Dazu zählt die Aufarbeitung des biogenen Rohstoffs, etwa Holz, Stroh, Algen oder industrielle Rest- und Abfallstoffe, und die Auftrennung der Rohstoffbestandteile zu Zwischenprodukten.
Modul 2 widmet sich den Verfahren, Technologien und Produkten der Sekundärraffination. Ausgehend von den Zwischenprodukten aus der Primärraffination sollen mittels biotechnologischen, chemokatalytischen und (thermo-)chemischen Konversionsverfahren biobasierte Zielmoleküle hergestellt werden.
Modul 3 umfasst Nutzungskonzepte für anfallende Koppel- und Nebenprodukte.

Doch auch wenn die Agrarproduktion momentan zu Umwelt- und Klimaproblemen beiträgt, besitzt sie gleichzeitig auch ein sehr großes Potenzial sich als innovative Zukunftsbranche zu etablieren und mit neuartigen Agrarsystemen und Produktionsformen nachhaltige und effiziente Lösungsmöglichkeiten zu entwickeln.

Wie also sollten Agrarsysteme idealerweise aufgestellt sein, um diesen komplexen Herausforderungen sowie den vielfältigen gesellschaftlichen Ansprüchen an eine nachhaltige und ressourceneffiziente Agrarproduktion zu genügen.

Darauf aufbauend fördert das BMBF mit der vorliegenden Fördermaßnahme „Agrarsysteme der Zukunft“ neuartige Forschungs- und Entwicklungsansätze für innovative Agrarsysteme, die das Potenzial haben die Landwirtschaft und die Produktion von Nahrungs- und Futtermitteln sowie biobasierten Rohstoffen in einer sich ändernden Umwelt nachhaltig und ressourceneffizient umzugestalten.

Die Variabilität der natürlichen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen führt zu komplexen und vielfältigen Aufgaben, zu deren Lösung eine übergreifende und systemische Betrachtungs- und Herangehensweise notwendig ist. Mithilfe inter- und transdisziplinärer Forschungsansätze muss dazu die Primärproduktion zusammen mit ihren vor- und nachgelagerten Bereichen aus ökonomischer als auch gesellschaftlicher und ökologischer Perspektive betrachtet werden. Dabei sind sowohl Stoffströme - vor dem Ziel einer möglichst geschlossenen Kreislaufführung der eingesetzten Ressourcen - zu analysieren, als auch relevante Umwelt- und Standortfaktoren einzubeziehen.

Wissen und Forschungsbedarf in Bezug auf „Agrarsysteme der Zukunft“ müssen dazu von den verschiedenen Akteuren über wissenschaftliche Disziplin- und Systemgrenzen hinaus schrittweise zusammengeführt, integriert und zu Innovationen umgesetzt werden. Dabei sind Synergien zu nutzen und Brücken an den Schnittstellen der verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen zu schlagen. Schlüsseltechnologien und die digitale Transformation sind dabei wichtige Treiber für Agrarsysteme der Zukunft.

Lacke, Farben, Arznei-, Wasch- oder Reinigungsmittel: Erdölbasierte chemische Stoffe bestimmen noch immer unseren Alltag. Doch die chemische Industrie befindet sich im Wandel. Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen wie Haushaltsreiniger auf Basis von Weizenstroh sind nur ein Beispiel für das Potenzial natürlicher Alternativen. Den Herstellungsprozess chemischer Produkte nachhaltiger zu machen ist auch das Ziel eines Verbundprojektes, an dem Verfahrenstechniker der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg mit Kollegen von der Technischen Universitäten Berlin und Dortmund, der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin sowie des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme Magdeburg derzeit arbeiten. Das seit 2010 laufende Vorhaben wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Transregio 63 mit dem Titel „InPROMPT: Integrierte chemische Prozesse in flüssigen Mehrphasensystemen“ mit insgesamt 17 Mio. Euro bis Ende dieses Jahres gefördert.

Kohlenwasserstoffe aus Sonnenblumen

„Wir wollen anstelle von Erdöl nun langkettige Kohlenwasserstoffe einsetzen, die aus nachwachsenden Rohstoffen, etwa aus Sonnenblumen, gewonnen werden können“, erklärt Projektkoordinator Kai Sundmacher vom Institut für Verfahrenstechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Um chemische Prozesse effizienter und umweltschonender zu machen, setzen die Forscher auf spezielle homogene Katalysatoren. Diese schwimmen im Reaktionsgemisch und können jedes Rohstoffmolekül zielgerichtet in das gewünschte Produktmolekül umbauen. Das Problem: Die Katalysatoren müssen nach ihrem Einsatz vom Produkt getrennt und recycelt werden, weil sie aus hochwertigen Metallen wie Rhodium sowie aus komplexen organischen Strukturen (Liganden) bestehen.

Rückgewinnung wertvoller Katalysatoren

Die Rückgewinnung der wertvollen Katalysatoren zu effektivieren und den Prozess kostengünstiger zu gestalten, war ein Schwerpunkt des Forschungsnetzwerks und eine große Herausforderung, wie Sundmacher erklärt. „Dies kann gelingen, indem man schaltbare Lösungsmittel verwendet, die bei Abkühlung in zwei flüssige Phasen zerfallen. In der einen Phase reichert sich dann das Zielprodukt an, in der anderen Phase der Katalysator“. In einem neuartigen Versuchsreaktor untersuchen die Magdeburg derzeit wie Katalysator und Lösungsmittel in den Produktionsprozess eingespeist werden müssen, um eine optimale Produktausbeute zu erzielen.

Chemische Prozesse realitätsnah bewerten

Der Versuchsreaktor wurde in Kooperation mit der TU Dortmund entwickelt. Er ist Teil einer Anlage, in welcher der gesamte chemische Produktionsprozess nachgestellt werden kann. Damit ist es möglich, den Ablauf der chemischen Reaktion, die Stabilität des homogenen Katalysators und die Effizienz der schaltbaren Lösungsmittelsysteme realitätsnah zu bewerten. „Langfristig wollen wir eine Methodik entwickeln, mit der man auf Basis von Computersimulationen die optimale Prozesskonfiguration, die intelligenteste Betriebsführung und das beste Lösungsmittel vorausberechnen kann. Damit könnte man die Prozessentwicklung insgesamt stark beschleunigen und die Experimente so planen, dass man den größtmöglichen Informationsgewinn erzielt“, so Sundmacher.

Nachhaltigkeit spielt auch im Weinanbau eine immer größere Rolle, da Kunden immer öfter Anbaumethoden und Herstellung der edlen Tropfen hinterfragen. Viele der 20.300 Winzerbetriebe in Deutschland wollen daher ihre Betriebe verstärkt nachhaltig bewirtschaften. Wie nachhaltig ein Winzerbetrieb arbeitet, war bisher nur schwer einzuschätzen, da geeignete Messvorrichtungen und Bewertungsstandards für den Weinanbau fehlten. Die Technische Hochschule Bingen hat in Zusammenarbeit mit 16 deutschen Weingütern nun zwei Werkzeuge zur Bewertung eines nachhaltigen Weinanbaus geschaffen.

Handlungsleitfaden und Umweltrechner etabliert

Im Ergebnis eines von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) mit 124.000 Euro geförderten Projektes entstand ein „Handlungsleitfaden“, der den Weinbauern beim Erstellen eines Nachhaltigkeitsberichtes hilft. Zudem wurde ein „Umweltrechner" etabliert, der es Winzern ermöglicht, betriebliche Umweltaspekte wie Material- und Energieaufwand unter Berücksichtigung der speziellen Strukturen des Weinbaus zu erfassen und zu bewerten. „Ziel des Vorhabens war es, konkrete Umweltentlastungspotenziale in Weinbaubetrieben zu ermitteln, Kriterien zu entwickeln, ihre Nachhaltigkeitsaspekte zu erfassen und zu bewerten und damit die Aktivitäten der Unternehmen in Richtung einer nachhaltigen Unternehmensführung zu unterstützen“, erläuterte der stellvertretender DBU-Generalsekretär Werner Wahmhoff.

Nachhaltigkeitsbewertung für Weinbau angepasst

Bei der Erstellung des Leitfadens für den Nachhaltigkeitsbericht wurden daher zusätzliche weinbauspezifische Angaben wie Betriebsgröße, Kunden- und Vertriebsstruktur, Bewirtschaftungs- und Produktionsweisen sowie die Besonderheiten des Weinanbaugebietes berücksichtigt. Damit sei erstmals eine Differenzierung und eine vergleichende Darstellung weinbaulicher Organisations- und Betriebsprofile möglich, schreiben die Autoren. Darüber hinaus wurden weitere branchentypische Aspekte identifiziert, die eine wirtschaftlichen Bewertung wie die „Effizienz- und Risikoanalyse“ und die „Qualitätskontrolle sowie eine ökologische Beurteilung wie die der Ressource Boden erlaubt. „In dem Projekt erfolgte eine Analyse der wesentlichen Auswirkungen entlang aller Lebenszyklusphasen der Weinproduktion auf Grundlage international anerkannter Leitlinien. Dabei fand die gesamte Produktionskette vom Herrichten der Weinbergfläche über die Kellerwirtschaft bis hin zum Vertrieb Beachtung“, erläutert Desiree Palmes von der Technischen Hochschule Bingen. Auch positive Beispiele sind darin festgeschrieben, die zum Nachmachen motivieren sollen.

Die Süßkartoffel ist mit mehr als 100 Millionen Tonnen Ernte pro Jahr die siebentwichtigste Nutzpflanze der Welt, und auch in Deutschland gewinnt sie immer mehr an Bedeutung. Dadurch rückt die Pflanze, die mit der mitteleuropäischen Speisekartoffel nur entfernt verwandt ist, auch immer mehr in den Fokus der Forschung. Ein internationales Team fünf renommierter Forschungsinstitute, inklusive des Max-Planck-Instituts für Molekulare Genetik in Berlin und des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam, haben das komplexe Erbgut der Süßkartoffel entschlüsselt und ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Plants“ veröffentlicht.

Ein schwieriger Kandidat für die Gensequenzierung

Für höhere Ernteerträge oder bessere Überlebenschancen bei ungünstigen Klimabedingungen bedarf es gezielter Züchtungen, die häufig nur mit einem genauen Verständnis des Erbgutes der Pflanze möglich sind. In Deutschland wurden bisher vor allem Kartoffeln und Weizen genauestens untersucht und charakterisiert. Forschern der fünf Institutionen in China und Deutschland ist es nun gelungen auch das komplette Genom der Süßkartoffel zu sequenzieren.

Die Süßkartoffel mit dem lateinischen Namen Ipomoea batatas gehört zu der Familie der Windengewächse, und bereits im Vorfeld war klar, dass diese Pflanze mit ihrem komplexen Genom ein schwieriger Kandidat für die komplette Sequenzierung darstellen würde: die Süßkartoffel hat 90 Chromosomen – selbst für Pflanzen eine sehr hohe Anzahl.

With a yield of 100 million tons per year the sweet potato has become the seventh most important crop in the world, and even continues to gain popularity worldwide and in Germany. Thus, researchers are also focussing more and more on this extraordinary plant. An international team of researchers based in China and Germany and including the Max Planck Institute for Molecular Genetics in Berlin and the Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology in Potsdam managed to decipher the complex genome of the sweet potato and published their results in the journal “Nature Plants“.

A difficult candidate for genome sequencing

In order to achieve higher yields or higher resistance against inclement weather patterns targeted breeding schemes are necessary, which are oftentimes only possible with deep understanding of the genetic material. Germany’s most important crop plants thus far have been the potato and wheat – both of which have been characterised in detail. Researchers from five different research institutes in China and Germany were able to sequence the complete genome of the sweet potato Ipomoea batatas. This plant belongs to the family Convolvulaceae and even before sequencing began it was clear that due to its complex genome the sweet potato would be a difficult candidate for a complete genome sequencing: the sweet potato has 90 chromosomes – even for plants an unusually high number.

Ob Pflanzensamen gedeihen, hängt im Wesentlichen von der Qualität des Saatgutes ab. Ein entscheidender Qualitätsfaktor ist die Keimfähigkeit des Samens. Messbar war diese Eigenschaft bisher nicht. Der Qualitätscheck im Labor war auf eine visuelle Bonitur beschränkt. Mit dem „phenoTest“ gibt es erstmals ein voll digitalisiertes Prüfverfahren zur standardisierten, automatisierten Ermittlung von Keimfähigkeit und Triebkraft sowie zur 4D-Phänotypisierung von Samen und Jungpflanzen. Das Verfahren wurde von dem Söllinger Saatgutunternehmen Strube GmbH gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP und dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS entwickelt.

3D-Vermessung von Keimlingen

Das Testverfahren basiert auf der Methode der Computertomographie (CT). Dabei werden geschlossene Keimgefäße mehrmals während des Keimvorganges geröntgt. Bei der 3D-Vermessung werden sowohl Länge, Volumen und Wuchsrichtung der Pflanze und ihrer Organe, als auch die Wurzel, das Hypokotyl und die Keimblätter automatisch erkannt und erfasst. Der Röntgenvorgang, der weniger als drei Minuten dauert, kann während des Keimvorganges beliebig oft wiederholt werden. Mit der sogenannten 4D-Phänotypisierung kann daher nicht nur die Keimfähigkeit, sondern auch die Schnelligkeit und die Dynamik der Keimung exakt beschrieben werden.

Mithilfe eines Algorithmus werden dabei aber nicht nur phänotypische Merkmale gemessen. Die Keimlinge werden auch nach „normal“, „anomal“ und „nicht gekeimt“ unterteilt. Das neuartige Testverfahren liefert damit zuverlässige Angaben zur Qualität der Pflanzen, die auf Wachstum und Stresstoleranz auf dem Feld Einfluss haben. Darüber hinaus lassen sich mit dem „phenoTest“ erstmals auch Saatgutpartien mit ähnlicher Keimfähigkeit, aber unterschiedlicher Triebkraft und genetische Besonderheiten objektiv messbar differenzieren.

Pflanzen unter kontrollierten Umweltbedingungen wachsen zu lassen und dabei zu beobachten - diese weltweit einmalige Aufzuchtmöglichkeit bietet zukünftig die neue Pflanzenkulturhalle in Gatersleben. Ende August wurde die Weltneuheit am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung eröffnet. Das hochmoderne Aufzuchtlabor ist Teil des bundesweiten Deutschen Pflanzen-Phänotypisierungs-Netzwerks (DPPN). Für den Bau des Gebäudes sowie technische Anlagen wurden insgesamt 7,8 Mio. Euro investiert. 5,8 Mio. Euro steuerten das Bundesforschungsministerium und das Land Sachsen-Anhalt bei.

Europas Leuchtturmprojekt

„Die Pflanzenkulturhalle ist ein Leuchtturmprojekt in Europa. Gemeinsam entwickeln wir mit grünen Innovationen den starken Standort Deutschland weiter,“ sagte Bundesforschungsministerin Johanna Wanka beim Festakt in Gatersleben. Für den wissenschaftliche Leiter der Pflanzenphänotypisierung am IPK, Thomas Altmann, ist das neue Aufzuchtlabor eine bedeutende Innovation, die es erlauben wird, „wesentliche wissenschaftliche Beiträge zur Bewältigung gesellschaftlicher Zukunftsaufgaben, wie der Ernährungssicherung und Rohstoffversorgung, zu leisten“.

Halluzinogene Pilze haben in vielen Kulturen eine lange Tradition. Sie wurden als „göttlich“ angesehen und zu spirituellen Zwecken genutzt. Wahrnehmung und Bewusstsein werden ähnlich wie bei LSD beeinträchtigt, weswegen die Pilze hierzulande als Modedroge unter den Namen „Magic Mushrooms“, "Psilos" oder „Zauberpilze“ bekannt sind. Verantwortlich für die psychoaktive Wirkung dieser Pilze ist der Inhaltsstoff Psilocybin. Wie der halluzinogene Naturstoff gebildet wird, war bisher weitestgehend unklar. Ein Team um den Naturstoffforscher Dirk Hoffmann von der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat dieses Geheimnis nun gelüftet. Dafür haben die Wissenschaftler erstmals die enzymatische Biosynthese des Pilzstoffes rekonstruiert.

Enzymquartett steuert Psilocybin-Biosynthese

Wie die Wissenschaftler im Fachjournal „Angewandte Chemie“ berichten, konnten sie dabei vier Enzyme identifizieren, die für die Psilocybin-Biosynthese verantwortlich sind. Dabei handelt es sich um Enzyme, die die Aminosäure L-Tryptophan schrittweise in die halluzinogene Substanz umwandeln. Tryptamine sind chemische Abkömmlinge der Aminosäure L-Tryptophan und in ihrer Struktur mit dem Glückshormon Serotonin verwandt.

Durch biotechnologische Methoden stellten die Forscher im Labor die Pilz-Enzyme in Bakterien- und Schimmelpilzkulturen her und charakterisierten sie. Dabei stellten sie fest, dass die Biosynthese offenbar anders als vermutet abläuft. Der Studie zufolge spaltet im ersten Schritt eine ungewöhnliche Tryptophan-Decarboxylase die Carboxylgruppe der Aminosäure L-Tryptophan ab. Eine Monooxygenase fügt dann eine Alkohol-Gruppe an, auf die anschließend eine Kinase noch eine Phosphat-Gruppe überträgt. Abschließend knüpft eine Methyl-Transferase schrittweise zwei Methylgruppen an die Aminogruppe an, schreiben die Forscher.

Basis für biotechnologische Herstellung des Naturstoffs

Im Ergebnis gelang es den Chemikern, das Psilocybin enzymatisch zu synthetisieren und so erstmals auch die Syntheseroute des Wirkstoffs zu beschreiben. Die Jenaer Forscher haben damit die Grundlage für die biotechnologische Herstellung des Zauberstoffs gelegt. „Mit der Herstellung von Psilocybin mittels Enzymen machten wir einen großen Schritt, dieses stark wirksame Molekül besser bereitzustellen“, erklärt Dirk Hoffmeister.

Interesse in der Pharmabranche

Denn die magische Substanz hat längst das Interesse der Pharmaindustrie geweckt. Erste klinische Studien attestieren der Substanz heilende Kräfte. In einer geringen Dosis könnte Psilocybin die Angst von Krebspatienten oder die Symptome von Depressionen und Antriebslosigkeit lindern.

Unsere Wälder müssen den unterschiedlichsten Aufgaben als Rohstofflieferanten und Naherholungsgebiete gerecht werden und zugleich immer widerstandsfähiger gegen extreme Wetterereignisse sein. Genau mit dieser Widerstandsfähigkeit von Wäldern und dem Wissenstransfer für den europäischen Wald wird sich das neue Büro des European Forest Institute (EFI) vorrangig beschäftigen. Bundeslandwirtschaftsminister Christian Schmidt hat dieses am 29. August am Bonner UN-Campus eröffnet.

Internationaler Austausch von Wissen

Das EFI dient vor allem dem Austausch von Know-how und Erfahrungen auf internationaler Ebene. "Wald und Holz sind wichtige Bestandteile für gutes Leben und Arbeiten auf dem Land. Gleichzeitig erfüllen Wälder unersetzbare globale Funktionen, so für den Schutz des Klimas und der Lebensräume aber auch als Quelle nachwachsender Rohstoffe für die Menschheit", sagte Schmidt. Um all dies bestmöglich miteinander zu verbinden, brauche es den Austausch von Know-how und Erfahrungen auf internationaler Ebene. "Mit seinem forstwissenschaftlichen Sachverstand hilft das EFI, auch die europaweite Waldschutzdiskussion zu versachlichen", so der Bundesagrarminister.

Intelligente und nachhaltige Nutzung

Ein Aufgabenschwerpunkt des EFI: die Widerstandsfähigkeit von Wäldern. Vor allem die steigende Anzahl an Waldbränden besonders in Südeuropa bestätigt die Notwendigkeit dieser Untersuchungen. Gefragt sind intelligente und effiziente Konzepte, um Wälder auch in Zukunft zu bewahren und zugleich nachhaltig nutzen zu können. Das EFI wird somit einen wertvollen Beitrag leisten, die europäischen Wälder zu erhalten und widerstandsfähiger gegen Schadursachen wie dem Klimawandel zu machen.

Hauptsitz in Finnland

Das EFI ist eine internationale Organisation mit Hauptsitz in Finnland und regionalen Büros in Barcelona, Bordeaux und seit März 2017 auch in Bonn. Es wird getragen von 28 europäischen Zeichnerstaaten und hat circa 115 Mitgliedsorganisationen. Gemeinsam mit seinen Mitgliedern forscht EFI zu allen Aspekten von Wäldern. Die Arbeit reicht dabei von den ökologischen Grundlagen bis hin zur wirtschaftlichen Nutzung der Wälder. Zudem unterstützt das EFI die Kommunikation zwischen Wissenschaft, Politik und Praxis und sorgt dafür, dass politische Entscheidungsträger einen direkteren Zugang zu wissenschaftlichen Erkenntnissen haben.

Der Standort des EFI-Büros in Bonn ist auf dem Campus der Vereinten Nationen angesiedelt. Somit ergänzt das EFI vor Ort das Spektrum der internationalen Organisationen und Forschungseinrichtungen in Bonn, die sich mit Nachhaltigkeits- und Umweltfragen beschäftigen. Die Bundesregierung, das Land Nordrhein-Westfahlen sowie die Stadt Bonn unterstützen aktiv den Bonner Sitz des EFI. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) trägt die Kosten für Miete und Grundversorgung der Liegenschaft für die nächsten zehn Jahre und gewährt eine jährliche Grundfinanzierung für diesen Zeitraum. Zudem wurden mit dem EFI bereits Projekte im Wert von 1,6 Mio. Euro für die nächsten drei Jahre vereinbart.

jmr

European forests have to accommodate a multitude of requirements: they have to be a resource provider as well as a nearby recreational area. At the same time forests also need to be more and more resilient in the face of extreme weather occurrences. This resilience will be the focus of the new office of the European Forest Institute (EFI) in Bonn. The official inauguration with Federal Minister for Food and Agriculture Christian Schmidt at the UN campus in Bonn took place on August 29.

International exchange of knowledge

The main goal of EFI is the exchange of knowledge and experiences on an international scale. Schmidt stated: “Forests and wood are important aspects of live in the country. At the same time forests have to fulfil irreplaceable global functions – such as climate protection and stabilisation and as a source for renewable resources for mankind. In order to combine all of these in the best possible way, we need the exchange of knowledge and experience on an international scale.”

Intelligent and sustainable usage

The main focus of EFI will be on the resilience of forests. Especially the growing number of wildfires in the south of Europe highlights the importance of these investigations. There is an urgent need for intelligent and efficient concepts to protect forests while also using them sustainably. Thus, EFI will provide an invaluable contribution to preserve the European forests and make them more resilient against for instance climate change.

Headquarters in Finland

EFI is an international organisation with its headquarters in Finland and regional offices in Barcelona, Bordeaux, and since March 2017 in Bonn as well. Together with its members EFI is researching everything regarding and related to forests. Furthermore, EFI actively supports the science-policy-society interface and exchange, and ensures that policy makers are able to access the newest scientific findings. At its future location at the Platz der Vereinten Nationen in Bonn, the new EFI Bonn office will complement the “family” of sustainability and environment related international organizations and research institutes in Bonn.

The German government, the State of North Rhine-Westphalia and the city of Bonn all actively support the new office location that will address sustainability and environmental issues. The Federal Ministry for Food and Agriculture will pay for rent and basic supplies for the next ten years. Additionally, for the next three years EFI is already involved in projects that are worth €1.6 Mio.

jmr

Mikroalgen sind die neuen Hoffnungsträger der Bioökonomie. Sie sind nicht nur eine alternative und gesunde Proteinquelle, sondern auch vielversprechende Kandidaten zur Herstellung von Biosprit. Der entscheidende Vorteil: Im Vergleich zu Energiepflanzen wie Raps und Mais werden für den Algenanbau keine landwirtschaftlichen Flächen oder gar Dünger benötigt. Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser reichen den Winzlingen aus, um in kurzer Zeit eine enorme Menge an Biomasse zu produzieren. Ziel eines soeben gestarteten deutsch-russischen Kooperationsprojekts ist es, die Mikroalgenproduktion energie- und kosteneffizient zu machen.

Neue Lichtkonzepte für Algenproduktion

Im Projekt „AlgNutrient-UrBioSol“ arbeiten Forscher vom Solar-Institut Jülich (SIJ) der Fachhochschule Aachen, dem Forschungszentrums Jülich (FZJ) sowie der Lomonosov-Universität Moskau und dem Nationalen Forschungszentrum Kurchatov Institut an neuen lichttechnischen Konzepten für die Mikroalgenproduktion. Darüber hinaus werden Materialien zur Verbesserung der Lichtausnutzung angepasst, um damit die Gesamteffizienz zu steigern. Das Projekt wird im Rahmen der Initiative „GER-RUS Bioeconomy International“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 1,58 Mio. Euro gefördert. „Es gehe darum zu erforschen, wie die Mikroalgen gezielt und effizient mit Licht versorgt werden könnten“, erklärt SIJ-Leiter Ulf Herrmann. Dafür werden optische Systeme zur Lichtlenkung und -konzentration untersucht. Mit dem Ziel, Mikroalgen als Biomasse wirtschaftlich nutzbar zu machen, werden im Rahmen des Vorhabens daher zwei Algen-Photobioreaktorkonzepte getestet.

Mikroalgen als Forschungsschwerpunkt

Die Mikroalgenforschung steht seit längerem im Fokus der Wissenschaft. Am Algenforschungszentrum in Jülich werden seit mehr als drei Jahren die grünen Winzlinge unter anderem als Quellen für Kerosin herangezüchtet. Auch in Sachsen-Anhalt suchen Wissenschaftler derzeit nach Wegen, aus Mikroalgen Farbstoffe und Proteine zu gewinnen und sie im industriellen Maßstab herzustellen. Hierfür werden nicht nur verschiedene Algenstämme analysiert und unter Freilandbedingungen kultiviert. Um eine höhere Produktivität zu erzielen, wollen die Forscher Algen sowohl per Photosynthese, als auch auf Basis organischer Kohlenstoffquellen aufziehen.

Spanische Forscher wollten eine „plastikfressende Raupe“ entdeckt haben. Im April berichteten sie in der Fachzeitschrift „Current Biology“, dass Larven der Wachsmotte Galleria mellonella fähig sein sollen, Plastiktüten aus Polyethylen (PE) zu verdauen. In den Medien avancierte die Nachricht aus der Wissenschaft schnell zur Sensationsmeldung (siehe Medienrückblick). Hätten die Forschungsergebnisse sich bestätigen lassen, wäre es der bislang schnellste und ökologischste Weg zum Abbau von Plastik gewesen – und damit eine Sensation.

Mainzer Team bezweifelt Aussage spanischer Forscher

Doch mit dem Verifizieren tut sich die Wissenschaftlergemeinde schwer und es regen sich zunehmend Zweifel: Ein Team um Till Opatz vom Institut für Organische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz hat eine Gegendarstellung veröffentlicht, ebenfalls im Fachjournal „Current Biology“. Die Forscher erklären darin, dass die Versuche der spanischen Arbeitsgruppe nicht ausreichen, um den „Plastik-Verzehr“ durch Raupen zu belegen. Im Gegenteil, sie haben mit Kontrollexperimenten gezeigt, dass die von den Spaniern erhobenen und veröffentlichten Daten zwar durchaus korrekt sein können, aber keineswegs als Indiz für die Zersetzung des Polyethylens interpretiert werden dürfen.

Verdauungsenzyme der Raupe im Experiment testen

Um den Nachweis zu erbringen, dass die Raupen der Wachsmotte tatsächlich Plastik verdauen und es nicht nur mechanisch zerkleinern, hatte das spanische Team um Frederica Bertocchini die Raupen homogenisiert und das Homogenisat auf die PE-Tüten aufgebracht. Das Raupenhomogenisat ist eine protein- und lipidreiche Masse der im gefrorenen Zustand zerstoßenen Raupen. Bei der Herstellung bleiben die Verdauungsenzyme intakt, sodass eine mögliche Zersetzungsaktivität mittels dieses Homogenisats nachzuweisen wäre. Zur Analyse wurden spektroskopische und mikroskopische Verfahren eingesetzt.

Falsche Datenauswertung führte zu „Fake-News“

Die Analysedaten interpretierte das spanische Forscherteam als Nachweis von Ethylenglycol, einem Abbaubauprodukt von PE, und folgerte, dass es sich um eine Zersetzung des Kunststoffs handeln müsse. Diese Interpretation ist nach Aussage der Mainzer Forscher falsch. Sie fanden Unstimmigkeiten bei den Daten der spanischen Arbeitsgruppe und argumentieren, dass die Signalmuster der vermeintlichen biochemischen Abbauprodukte fast deckungsgleich mit Signalen eines tierischen Protein-Fett-Gemischs seien, wie es allein durch die Homogenisierung der Raupen entstünde.

Um ihre Argumente zu belegen, vermischten Opatz und sein Team Eigelb und Hackfleisch miteinander und führten die gleiche Analytik wie beim Raupenhomogenisat mit PE durch. Den biochemischen Abbau von PE konnten die Mainzer zwar noch nicht abschließend widerlegen, aber die Unstimmigkeiten in der Interpretation der Daten durch die Spanier wären mit der Mainzer Hypothese erklärt. Ohne neue, unterstützende Versuchsergebnisse ist damit die These des spanischen Teams nicht länger haltbar. Opatz und sein Team sind überzeugt: Die Raupe verdaut keine PE-Tüten.