Aktuelle Veranstaltungen

Ob Creme oder Lotion: Naturkosmetik liegt im Trend. Immer mehr Hersteller setzen daher auf natürliche Inhaltsstoffe, um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden. BASF Care Creations bringt nun einen natürlichen Inhaltsstoff für Pflegeprodukte auf den Markt. Ende Juni gab das Ludwigshafener Unternehmen die Einführung des neuen Biopolymers namens Hydagen Clean bekannt. Es soll in Gesichtspflege-, Körperpflege- und Styling-Produkten synthetische Polymere ersetzen. Hydagen Clean besteht dem Unternehmen zufolge zu 100% aus natürlichen und nachwachsenden Rohstoffen und ist biologisch abbaubar.

Biopolymer aus der Konjakpflanze gewonnen

Bei dem neuen Biopolymer handelt es sich um einen sogenannten Rheologiemodifizierer, der bestimmte Eigenschaften wie ein gutes Hautgefühl bedienen soll. Der texturgebende Rohstoff Hydagen Clean wurde aus der Knolle der in Südwestchina heimischen Konjakpflanze gewonnen und kann sowohl in kaltem als auch heißem Wasser aufgelöst werden. BASF zufolge ist das neue Biopolymer für wässrige Anwendungen wie Gele, Fluide und Seren, aber auch für Produkte wie Augenpads geeignet, wo es in Formulierungen mikrobiomfreundlich ist und eine kühlende Wirkung hat.

Stärkung des Biopolymer-Portfolios

Das neue Biopolymer Hydagen Clean reiht sich damit in eine Reihe natürlicher Produkte ein, die BASF Care Creations im Portfolio hat. Dazu gehören unter anderem auch Biopolymere aus Algen. "Die Markteinführung von Hydagen Clean ist ein wichtiger Beitrag zur Stärkung des Biopolymer-Portfolios von BASF und unseres Engagements für Nachhaltigkeit", so Jason McAlpine, Vice President Business Management Personal Care Europe. Erst im Mai hatte BASF angekündigt, die eigene Produktion für Waschmittelenzyme auszubauen, um ihre Nachhaltigkeitsprofil zu stärken. Dafür investiert das Unternehmen aus Ludwighafen gemeinsam mit Sandoz, einer Tochter des Schweizer Biotech- und Pharmakonzerns Novartis, in den Novartis-Campus Kundl/Schaftenau.

Whether cream or lotion: natural cosmetics are in vogue. More and more manufacturers are therefore turning to natural ingredients to respond to the growing demand. BASF Care Creations is now launching a natural ingredient for skin care products. At the end of June, the Ludwigshafen-based company announced the launch of a new biopolymer called Hydagen Clean. It is designed to replace synthetic polymers in facial care, body care and styling products. According to the company, Hydagen Clean is made from 100% natural and renewable raw materials and is biodegradable.

Biopolymer derived from the konjac plant

The new biopolymer is a so-called rheology modifier and is said to serve certain properties such as a good skin feel. The texturizing raw material, Hydagen Clean, was extracted from the tuber of the konjac plant native to southwest China and can be dissolved in both cold and hot water. According to BASF, the new biopolymer is suitable for aqueous applications such as gels, fluids and serums, but also for products such as eye pads, where it is microbiome-friendly in formulations and has a cooling effect.

Strengthening the biopolymer portfolio

The new biopolymer Hydagen Clean thus joins a range of natural products that BASF Care Creations has in its portfolio. Among these are biopolymers made from algae. "The launch of Hydagen Clean is an important contribution to strengthening BASF's biopolymer portfolio and our commitment to sustainability," said Jason McAlpine, Vice President Business Management Personal Care Europe. Just in May, BASF announced plans to expand its own production of detergent enzymes to strengthen its sustainability profile. To this end, the Ludwighafen-based company is investing in the Novartis campus in Kundl/Schaftenau together with Sandoz, a subsidiary of the Swiss biotech and pharmaceutical group Novartis.

Leguminosen wie Erbsen und Soja sind wertvolle Proteinquellen zur Herstellung von Lebens- und Futtermitteln. Aber nicht nur das: Sie sind auch wichtige Helfer, um die Landwirtschaft nachhaltiger zu machen. Ihre Fähigkeit, mithilfe von Bakterien über die Wurzeln Stickstoff aus der Luft zu binden, macht Hülsenfrüchte zu einer wichtigen Zwischenfrucht, die den Boden verbessern kann. Doch der Anbau von Eiweißpflanzen ist noch immer eine Nische und Europa auf Importe angewiesen. Experten befürchten, dass der anhaltende Trend zu veganen und vegetarischen Produkten schon bald zu Engpässen bei der Versorgung pflanzlicher Proteine führen kann. Eine neue Wissensplattform will ab sofort heimische Eiweißpflanzen ins Rampenlicht stellen und so den Anbau von Leguminosen innerhalb Europas ankurbeln.

Kompaktes Wissen zum Leguminosenabau

Die Webseite „Legume Hub“, die am 1. Juli online ging, versteht sich als eine Plattform zum Wissensaustausch. Experten und Expertinnen aus Praxis und Forschung sollen hier ihre Expertisen zum Anbau von Erbsen und Co. bündeln. Im Fokus steht die Vermittlung von Wissen, Erkenntnissen, aber auch erfolgreichen Praktiken entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Pflanzenzüchtung über den Landwirtschaftsbetrieb bis hin zur Verarbeitung und dem Verbrauch von Leguminosen. Der Legume Hub ist das Ergebnis des Projektes „Legumes Translated“, das im Rahmen des Europäischen Forschungsprogrammes Horizon 2020 gefördert wurde.

Legume-Hub-Community sucht Mitglieder

Die Wissensplattform setzt hierbei auf Experten und Expertinnen aus Praxis und Forschung, die ihr Wissen zum Anbau der Eiweißpflanzen mit der Community teilen. „Alle, die über praktisches oder forschungsbasiertes Fachwissen verfügen, sind eingeladen, sich zu registrieren und damit der Legume-Hub-Gemeinschaft beizutreten,“ sagt Jens Dauber vom Thünen-Institut für Biodiversität in Braunschweig, der das EU-Projekt koordinierte. Texte, Forschungsberichte und Videos können von den Mitgliedern der Legume-Hub-Gemeinschaft auf der Webseite veröffentlicht und so einer breiten interessierten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden.

Smart-Farming-Lösungen aus einer Hand – das wollen Bosch und BASF künftig mit ihrem zu gleichen Teilen geschlossenen Joint Venture Bosch BASF Smart Farming GmbH (BBSF) anbieten. Weltweit haben die Kartellbehörden dafür nun die Zustimmung erteilt. Die Firma hat ihren Hauptsitz in Köln angesiedelt. Erste Märkte für das gemeinsame Smart Spraying sollen Nordamerika, Südamerika und Europa sein, wie die Partner Ende Juni 2021 mitgeteilt haben.

70% weniger Herbizidbedarf

Die Smart-Spraying-Lösung kombiniert eine hochentwickelte Kamerasensorik und Bilderkennungssoftware mit einer Software zur agronomischen Entscheidungsfindung. Bosch zufolge kann das System in Millisekunden zwischen Unkräutern und Nutzpflanzen unterscheiden und entscheiden, ob an dieser Stelle ein Pflanzenschutzmittel ausgebracht werden sollte. Die eingesetzte Menge Herbizid auf einem Acker soll so gegenüber herkömmlichen Methoden um bis zu 70% verringert werden können. Das System soll sowohl vor als auch nach dem Auflaufen der Saat funktionieren, und das rund um die Uhr.

Erfolgreiche Feldtests in unterschiedlichen Klimata

„Mit der kartellrechtlichen Genehmigung haben wir einen weiteren wichtigen Meilenstein erreicht, freut sich Florian Gwosdz, Geschäftsführer von BBSF. „Darüber hinaus haben wir unsere Produkte mit unseren Herstellern erfolgreich unter verschiedenen klimatischen Bedingungen getestet.“ Die Smart-Spraying-Lösung liefere beständig positive Testergebnisse, was zeige, dass diese Kombination aus Hardware, Software und agronomischer Logik funktioniere.

Ökologische und ökonomische Vorteile

Silvia Cifre Wibrow, Geschäftsführerin von BBSF, betonte bei der Vorstellung des Joint Ventures die ökologischen Vorteile: „Die Fähigkeit der Smart-Spraying-Lösung, Unkräuter zu erkennen und zu entscheiden, ob Herbizide aufgebracht werden müssen und diese falls nötig zu spritzen, ist einzigartig. So werden Unkräuter nur dort bekämpft, wo sie Nutzpflanzen schaden können.“ Das sei gut für die Umwelt und biete Landwirten finanzielle Vorteile.

BBSF beabsichtigt, begrenzte Stückzahlen der Smart-Spraying-Lösung noch in diesem Jahr auf den Markt zu bringen.

Smart farming solutions from a single source - that's what Bosch and BASF want to offer in the future with their joint venture Bosch BASF Smart Farming GmbH (BBSF), in which they have equal shares. The antitrust authorities worldwide have now given their approval for this. The company is headquartered in Cologne. The first markets for the Smart Spraying will be North America, South America and Europe, as the partners announced at the end of June 2021.

70% less herbicide needed

The Smart Spraying solution combines advanced camera sensor technology and image recognition software with agronomic decision-making software. According to Bosch, the system can distinguish between weeds and crops in milliseconds and decide whether a crop protection product should be applied to a given area. The amount of herbicide applied to a field is said to be reduced by up to 70% compared to conventional methods. The system is designed to work both before and after seed emergence, and around the clock.

Successful field tests in different climates

"With the antitrust approval we have reached another important milestone, Florian Gwosdz, Managing Director of BBSF, is pleased to announce. " Furthermore, we have successfully tested our products with our manufacturers under different climatic conditions." He said the Smart Spraying solution consistently delivered positive test results, showing that this combination of hardware, software and agronomic logic works.

Ecological and economic advantages

Silvia Cifre Wibrow, Managing Director of BBSF, emphasized the ecological advantages when presenting the joint venture: "The ability of the Smart Spraying solution to detect weeds and decide whether to apply herbicides and spray them if necessary is unique. As a result, weeds are controlled only where they can harm crops." That's good for the environment and offers financial benefits to farmers, he said.

BBSF intends to launch limited quantities of the Smart Spraying solution later this year.

Die fossilen Ressourcen sind aufgebraucht, die Erde ist unbewohnbar geworden. Auf dem Planeten Horizon hat die Weltbevölkerung ein neues Zuhause gefunden. Doch der einflussreiche Alpha-Rat beutet Mensch und Umwelt rücksichtslos aus. Gegen diese Herrschaft formiert sich Widerstand. Eine kleine Gruppe von Umwelt-Agenten will den Planeten vor dem Untergang retten. Was wie der Anfang eines neuen Science-Fiction-Romans klingt, ist ein Wissenschaftsspiel zur Bioökonomie. Spieler und Spielerinnen sollen hier mit bioökonomischen Lösungsansätzen den fiktiven Planeten Horizon retten. Unter dem Stichwort „Aktion BEN“ (Bio Economy Now) können sich Interessierte als Umwelt-Agenten der „Rebellion“ anschließen.

Fiktiven Planeten auf Bioökonomie umstellen

Den Spielerinnen und Spielern bleiben etwa 45 Minuten, um Auswege aus einer ressourcenfressenden und mineralölbasierten Ökonomie zu suchen und Gesellschaft und Wirtschaft des Planeten auf Bioökonomie umzustellen. Dafür dringt das Team in die Planungszentrale des Alpha-Rats ein und muss die Planungsunterlagen für das kommende Wirtschaftsjahr auf eine biobasierte Wirtschaft umstellen. Zur Lösung der Aufgaben und Rätsel stehen den Mitspielenden aktuelle Forschungsergebnisse zur Verfügung. In kürzester Zeit müssen die frisch gekürten Agentinnen und Agenten Entscheidungen fällen, wie etwa, ob der Müll mithilfe von Mikroorganismen abgebaut oder weiterhin in Deponien gelagert werden soll.

Wissensspiel für Schüler und junge Erwachsene

Ab dem 12. Juli 2021 tourt das Wissenschaftsspiel als mobiler Escape Room durch Deutschland und macht an insgesamt 15 Stationen halt. Festivals und Science Center sind dabei die Plattform für das Escape Game. Die Tour startet beim Festival TheaterFormen in Hannover und endet nach Stopps in Kiel, Braunschweig, Hamburg, Flensburg, München, Köln und Dresden Mitte November in Oldenburg. Das Escape Game BioEconomy Now! ist aber auch als Online-Spiel verfügbar. Es richtet sich vor allem an Kinder und Jugendliche ab 10 Jahren sowie junge Erwachsen zwischen 20 und 29 Jahren.

Knapp 40% der weltweiten CO₂-Emissionen gehen auf das Konto der Baubranche. Vor allem der Gebäudesektor, wo das Bauen mit Zement noch immer dominiert, ist für das Gros der Treibhausgase verantwortlich. Doch die Branche ist im Umbruch und will nachhaltiger werden. Wie das geht, davon können sich Besucher des Botanischen Gartens der Universität Freiburg ab sofort überzeugen. Forschende der Universitäten Freiburg und Stuttgart präsentieren hier den livMatS-Pavillon – ein Gebäude, das aus Flachsfasern erbaut wurde.

Ressourcenschonende Bauweise

Bei der Wahl des natürlichen Baustoffes entschieden sich die Forschenden bewusst gegen Holz, da der Rohstoff im Vergleich zu Flachs nur langsam nachwächst. Flachsfasern werden zwar in anderen Bereichen wie der Automobilindustrie schon genutzt. Der Pavillon im Botanischen Garten ist den Forschenden zufolge jedoch das erste Bauwerk, das komplett aus dieser uralten Faser errichtet wurde.

Kakteen als Vorbild für Form und Struktur

Bei Form und Struktur ließen sich die Forschenden von Kakteen inspirieren. Die strukturellen und mechanischen Eigenschaften der Pflanze zu verstehen und bautechnisch umzusetzen, sei eine Herausforderung gewesen, hieß es bei der Online-Präsentation des Natur-Pavillons. Neben der Nutzung des natürlichen Baustoffes Flachs konnten die Forschenden mithilfe digitaler Planung und Fertigung auch Material einsparen. Im Vergleich zum Bauen mit massiven Holzplatten seien hier Materialeinsparungen von 80% möglich, hieß es.

Das futuristische Gebäude ist nicht nur nachhaltig, sondern auch funktional. Den Forschenden zufolge entspricht die Festigkeit der Flachsfaser etwa einem Drittel einer Karbonfaser. Die Tragfähigkeit sei kein Problem, da durch die Verdichtung der Fasern nahezu jede Tragfähigkeit erreicht werden könne. Eine Kunststoffhülle schützt den Pavillon. Dieser Wetterschutz besteht zwar aus Polykarbonat, ist jedoch sortenrein und kann problemlos wiederverwertet und in den Kreislauf zurückgeführt werden.

Forschung kommunizieren

Der livMatS-Pavillon, eine Komposition aus natürlichem Baustoff, bioinspirierter Struktur sowie digitaler Planung und Fertigung, ist ein Beispiel, wie nachhaltiges Bauen in Zukunft gelingen kann. Der Standort des Pavillons im Botanischen Garten wurde bewusst gewählt. Auf diese Weise wollen die Forschenden ihre Arbeit einer breiten Öffentlichkeit zugänglich machen und die Kommunikation fördern. Unter dem Dach des bioinspirierten Gebäudes sollen bald schon Veranstaltungen für Besucher stattfinden.

Almost 40% of global CO2 emissions can be attributed to the construction industry. The building sector in particular, where construction with cement still dominates, is responsible for the majority of greenhouse gases. But the industry is undergoing a transformation towards more sustainability. Visitors to the Botanical Garden at the University of Freiburg can now see for themselves how this can be done. Researchers from the universities of Freiburg and Stuttgart are presenting the livMatS pavilion here - a building constructed from flax fibers.

Resource-saving construction method

When choosing the natural building material, the researchers deliberately decided against wood, as this raw material only grows slowly compared to flax. Flax fibers are already used in other areas such as the automotive industry, however, according to the researchers, the pavilion in the Botanical Garden is the first structure to be built entirely from this fiber.

Cacti as inspiration for shape and structure

The researchers were inspired by cacti when it came to shape and structure. Understanding the structural and mechanical properties of the plant and implementing them in construction was a challenge, they said during the online presentation of the nature pavilion. In addition to using flax as a natural building material, the researchers were also able to save materials with the help of digital design and fabrication. Compared to building with solid wooden panels, material savings of 80% were possible.

The futuristic building is not only sustainable, but also functional. According to the researchers, the strength of the flax fiber is about one-third that of a carbon fiber. The load capacity is not a problem, they say, because almost any load-bearing capacity can be achieved by compacting the fibers. A plastic cover protects the pavilion. Although this weather protection is made of polycarbonate, it is single-grade and can be recycled and returned to the cycle without any problems.

Communicating research

The livMatS pavilion, a composition of natural building material, bio-inspired structure, and digital design and manufacturing, is an example of how sustainable building can succeed in the future. The pavilion's location in the Botanical Garden was deliberately chosen. In this way, the researchers want to make their work accessible to a broad public and promote communication. Events for visitors will soon be held under the roof of the bio-inspired building.

Wer sich schon einmal in der Sommersonne angestrengt hat, kennt das Dilemma: Schweiß kühlt den Körper zwar ausgezeichnet, entzieht ihm aber auch Feuchtigkeit und wichtige Mineralstoffe. Pflanzen haben einen ähnlichen Zielkonflikt: Sie besitzen Poren, durch die sie einerseits das für die Photosynthese essenzielle Kohlenstoffdioxid aufnehmen. Andererseits verlieren sie durch die geöffneten Poren Feuchtigkeit. Bei großer Trockenheit schließen Pflanzen deshalb einen Teil ihrer sogenannten Stomata. Ein Würzburger Forschungsteam hat nun einen Ansatz identifiziert, wie Pflanzen sich noch besser dagegen schützen könnten auszutrocknen.

Innendruck der Schließzellen maßgeblich

Ob Stomata geöffnet oder geschlossen sind, regeln Schließzellen, die die Poren umgeben. Erhöht sich der Innendruck dieser Zellen, drücken sie sich auseinander und öffnen die Pore. Sinkt der Innendruck aber, erschlaffen die Zellen und schließen die Pore wieder. Die biochemische Regulation dieses Prozesses ist so kompliziert, dass es der Pflanzenforschung bislang nicht gelang, einzugreifen. Ein Team der Universität Würzburg hat nun mit einem Trick einen Weg um das Problem herum gefunden.

Anionenkanal steuert Zellinnendruck

Die Fachleute bauten in die Zellen von Tabakpflanzen einen optogenetischen Schalter ein, wie sie im Fachjournal „Science Advances“ berichten. Bei diesem Schalter handelt es sich um ein Protein, dessen Aktivität durch Lichtimpulse ein- und ausgeschaltet werden kann. Dieses Protein namens ACR1 fungiert als Transportkanal durch die Zellmembran. Ist der Kanal aktiv, strömen Chloridionen aus der Schließzelle heraus und Kaliumionen folgen. Dadurch erschlafft die Zelle und das Stoma schließt sich innerhalb von 15 Minuten. „Der Lichtpuls ist wie eine Fernbedienung für die Bewegung der Stomata”, erläutert Biophysiker Rainer Hedrich von der Universität Würzburg.

Schalter umgeht gewöhnliche Regulation

Der Clou dabei: Auf diese Weise blieb der natürliche Regulationsprozess der Stomata komplett außen vor und das Team konnte belegen, dass allein die Aktivierung des Proteins ACR1 dafür sorgt, dass sich die Stomata schließen. Gelingt es nun, Pflanzen zu züchten, deren Schließzellen eine besonders große Anzahl ACR1-Kanäle besitzen, würden diese Pflanzen ihre Poren bei Trockenheit schneller schließen und weniger Wasser verlieren.

Darüber hinaus freuen die Forschenden sich über einen weiteren Nutzen der Methode: „Unser neues optogenetisches Werkzeug hat enormes Potenzial für die Forschung“, urteilt Hedrich. „Mit ihm können wir neue Einsichten gewinnen, wie Pflanzen ihren Wasserverbrauch regulieren und wie die Fixierung von Kohlendioxid und die Bewegungen der Stomata gekoppelt sind.“

Die Biotechnologie nutzt sie schon lange zur Herstellung von Medikamenten oder Biokraftstoffen: Pilze. Denn Pilze gibt es überall – in Lebensmitteln wie Wein und Käse genauso wie in Böden, Pflanzen und – auch auf der Haut können sie sich ansiedeln. Auf der Suche nach natürlichen und schnell nachwachsenden Rohstoffen rücken diese Mikroorganismen immer mehr in den Fokus der Bioökonomie. Mikrobiologin Vera Meyer ist überzeugt, dass man mit Pilzen fast alles machen kann – sogar Häuser und Möbel bauen. Den Beweis dafür liefert die Berliner Forscherin mit ihrem Wissenschafts- und Kunstkollektiv MY-CO-X. Im Rahmen der Ausstellungsreihe „tinyBE“ präsentiert das Team im Frankfurter Metzlerpark eine Skulptur aus Pilzen, die bewohnbar ist.

Wände und Möbel aus Zunderschwamm

Das sogenannte MY-CO-SPACE ist etwa 20 m² groß und bietet Platz für zwei Personen. Vorbild für die Architektur ist eine Raumkapsel. Die Fassade des futuristischen Gebildes besteht aus einer tragenden Sperrholzkonstruktion, die 300 wabenförmige Pilzmyzel-Elemente miteinander verbindet. Dabei handelt es sich um Pilz-Stroh-Verbundstoffe, die komplett biologisch abbaubar sind. Die Wandteile wurden mit dem Zunderschwamm (Fomes fomentarius) ausgefüllt. Auch bei der Herstellung von Stuhl und Bett war der Pilz behilflich.

Mit Pilzmaterialien zur Kreislaufwirtschaft

„Es geht um nichts weniger als komplett neu zu denken: Wie wollen wir in Zukunft leben? Wie ist das, mit begrenzten Ressourcen zu leben, zu wohnen? Geht das unbeschwert?“, erklärt Vera Meyer. Mit dem Pilzhaus will das Team von Fachleuten aus Forschung, Architektur und Design nicht nur zeigen, welches enorme Potenzial in Pilzen steckt, sondern auch, wie man mit diesem Biomaterial neue, zirkuläre Wirtschaftskreisläufe initiieren und Ressourcenknappheit entgegenwirken kann.

Das Pilzhaus ist noch bis Ende September im Frankfurter Metzlerpark zu sehen und kann sogar für eine Übernachtung gebucht werden.

Wenn es Menschen zu heiß wird, dann gehen sie in den Schatten. Pflanzen hingegen können sich nicht fortbewegen und haben daher im Laufe der Evolution zahlreiche Wege gefunden, sich an wechselnde Umweltbedingungen anzupassen. Im Verlauf der Züchtung hin zu maximalen Erträgen sind viele dieser Eigenschaften in Hochleistungssorten jedoch wieder verlorengegangen: Bei recht stabilen klimatischen Bedingungen in Mitteleuropa und gepflegt und geschützt durch die Landwirte stellten die entsprechenden Gene keinen Selektionsvorteil mehr da. Mit der Klimakrise nehmen Wetterextreme nun in Stärke und Häufigkeit zu, Ackerpflanzen sind häufiger mit Dürre oder Starkregen konfrontiert, ebenso wie mit neuen Schädlingen und Krankheiten. Das Forschungsprojekt SHAPE möchte deshalb die gesamte genetische Vielfalt der Gerste erfassen, um diese für die Pflanzenzüchtung verfügbar und robustere Sorten möglich zu machen.

50 bis 70 Genome für ein Pangenom

In der bundeszentralen Ex-situ-Genbank in Gatersleben lagern mehr als 20.000 Gerstenmuster aus der ganzen Welt – gewissermaßen die ganze Vielfalt an einem Ort. „Die alle zu vollständig sequenzieren, wäre aber viel zu teuer“, erläutert Nils Stein vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), der das Forschungsprojekt koordiniert. Seine Arbeitsgruppe leitete 2017 die Veröffentlichung des Referenzgenoms der Gerste – die erste vollständige und hochaufgelöste Erbgutsequenz. Fünf Milliarden Basenpaare identifizierten die Fachleute und brachten sie in die richtige Reihenfolge, doppelt so viele wie beim Menschen. Jetzt treibt Steins Team gemeinsam mit internationalen Partnern die Arbeit am sogenannten Pangenom voran. Darunter verstehen Fachleute die Summe aus dem Kerngenom – jenem Teil, der allen Gerstenpflanzen gemein ist – und den individuellen Variationen aller Gerstenpflanzen.

Etwa 50 bis 70 Gerstengenome, die alle regionalen Subpopulationen abdecken, wären erforderlich, um das Pangenom zu ermitteln, schätzt Stein. Im ersten Förderzeitraum von SHAPE von November 2016 bis Oktober 2019 sollten zunächst zwei bis drei weitere Genome das Referenzgenom ergänzen. Für mehr hätte das Budget von rund 2,46 Mio. Euro aus der Initiative „Pflanzenzüchtungsforschung für die Bioökonomie“ angesichts der damals verfügbaren Technologien nicht gereicht. Dass es dann doch mehr geworden sind, lag an der rasanten Weiterentwicklung der Sequenzierungsmethoden.

Technologische und finanzielle Hürden

„Es gab zu Beginn des Projekts die Absicht, die günstigere Shotgun-Sequenzierung zu nutzen“, erinnert sich Stein. „Eigentlich ist dabei die Länge der sequenzierten Fragmente, aus denen das Genom dann zusammengesetzt werden muss, zu kurz, um die langen repetitiven Genomabschnitte der Gerste zu überspannen.“ Die Fragmente hätten so nicht zweifelsfrei zusammengesetzt werden können. Eine israelische Firma hatte dafür eine Lösung gefunden, hielt allerdings Teile der Methode geheim. „So gab es bei Publikationen die Kritik, dass die Methode eine Black-Box sei, und auch die Kosten für das proprietäre Bioinformatikkonzept waren hoch“, sagt Stein. Daraufhin machten sich die Forscher daran, selbst die Datenverarbeitung bei der Shotgun-Methode weiterzuentwickeln. „Wir konnten schließlich die Kosten für eine Sequenzierung um den Faktor drei bis vier senken“, freut sich der Pflanzengenetiker. Inzwischen hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) eine zweite Förderperiode bewilligt, die bereits läuft. Hier wird schon die dritte Generation an Sequenzierungstechniken eingesetzt. „Bis zum Jahresende werden wir damit 30 weitere Genome sequenziert haben“, berichtet Stein. In nur vier Wochen könne man inzwischen ein ganzes Gerstengenom genauer sequenzieren als alle bislang öffentlich zugänglichen Gerste-Sequenzen. „Im Vergleich zu vor zehn Jahren ist das heute ein völlig neues Spiel.“

Außerdem präsentieren die Autorinnen und Autoren konkrete Handlungsspielräume und zeigen, wie nachhaltiges Wirtschaften in Deutschland und Europa zukünftig aussehen könnte.

Sie nennen fünf wichtige Stellschrauben für eine naturverträgliche und nachhaltige Bioökonomie:

1. Maximal Biomassemenge anhand der Belastungsgrenze der Erde festlegen

2. Anbausysteme, die die Artenvielfalt fördern, vorantreiben

3. Die Natur in Ökosystemen wiederherstellen (als natürliche CO₂-Senken und biodiversitätsreiche Lebensräume)

4. Konventionelle Ernährungs- und Konsumgewohnheiten umstellen und den Futtermittelverbrauch deutlich senken

5. Bereits entnommene Rohstoffe effizient nutzen (bspw. Mehrfachnutzung, etwa von Neben- und Abfallprodukten
(Kaskaden) und Recycling)

Darüber hinaus wird ein ganzheitliches Konzept einer "BioWEconomy" entworfen – ein fachübergreifender Austausch, um systemische Zusammenhänge zu verstehen und gemeinsame Lösungsansätze zu entwickeln und umzusetzen. Als Grundvoraussetzung müsste in Deutschland zunächst ein verbindlicher Rechtsrahmen geschaffen werden, um alle Regelungen unter dem Dach eines Bioökonomie-Gesetzes zu vereinen. Nationale Nachhaltigkeits-Maßnahmen, etwa bei Bau, Biodiversität, oder der Forst- und Landwirtschaft, könnten so integrierend gesteuert werden.

The authors present concrete scope for action and show what sustainable economic activity in Germany and Europe could look like in the future.

They name five important levers for a nature-compatible and sustainable bioeconomy:

1. Determine maximum biomass quantity based on the load limit of the earth

2. Advance farming systems that promote biodiversity

3. Restore nature in ecosystems (as natural CO₂ sinks and biodiversity-rich habitats).

4. Change conventional eating and consumption habits and significantly reduce feed consumptio

5. Efficient use of raw materials that have already been extracted (e.g. multiple use, e.g. of by-products and
waste products (cascades) and recycling)

In addition, a holistic concept of a "BioWEconomy" is being designed - a cross-disciplinary exchange to understand systemic interrelationships and to develop and implement joint approaches to solutions. As a basic prerequisite, a binding legal framework would first have to be created in Germany to unite all regulations under the umbrella of a bioeconomy law. National sustainability measures, for example in construction, biodiversity, or forestry and agriculture, could thus be managed in an integrated manner.

Es war eine wahre Datenexplosion, zu der in den vergangenen Jahren neue Methoden in der Biochemie und nicht zuletzt der Bioinformatik geführt haben. Noch nie wuchs das Wissen in der Mikrobiologie schneller. Und trotzdem ist es oft wenig wert – denn es ist nicht gut gemanagt. Es fehlen einheitliche Strukturen, die es ermöglichen, Informationen leicht zu finden und mit anderen zusammenzuführen, um sie weiterzuverwenden oder zu reproduzieren. Das soll das Projekt Nationale Forschungsdaten-Infrastruktur für Mikrobiota (NFDI4Microbiota) nun ändern.

Mehr als 50 beteiligte Institutionen

Die Nationale Forschungsdaten-Infrastruktur ist ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit jährlich 85 Mio. Euro gefördertes Vorhaben, das über fünf Jahre bis zu 30 Konsortien dabei unterstützen will, bundesweit vorhandene Daten eines Faches zu vereinheitlichen und den Weg für ein besseres Datenmanagement zu ebnen. Eines dieser Konsortien ist nun die Mikrobiota-Forschung mit mehr als 50 beteiligten Institutionen.

„Unsere Vision ist es, dass in Zukunft Forschende aus der Mikrobiologie mühelos vorhandene Forschungsdaten in ein tiefes Verständnis von mikrobiellen Spezies und deren Interaktionen auf molekularer Ebene übersetzen können“, erklärt der Sprecher des Konsortiums, Konrad Förstner von ZB MED – Informationszentrum Lebenswissenschaften. Zehn Aufgabenpakete hat das Konsortium dazu geschnürt. Es sollen beispielsweise Softwaretools und Infrastrukturen bereitgestellt, Datenstrukturen standardisiert und nicht zuletzt durch Schulungen der Forschenden ein Kulturwandel und eine bessere Vernetzung erzielt werden.

Auffindbar, nutzbar, interoperabel und reproduzierbar

„Die Mitglieder bringen ihre komplementäre Expertise ein, um Forschungsdaten verfügbar zu machen und Werkzeuge bereitzustellen, mit denen mehr Daten besser analysiert werden können und dadurch Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze besser verstanden werden können“, erläutert Jörg Overmann vom beteiligten Leibniz-Institut DSMZ. Forschungsdaten sollen künftig immer dem FAIR-Prinzip (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) folgen: auffindbar, nutzbar, interoperabel und reproduzierbar sein. Die DSMZ-Datenbank BacDive mit Daten zu 82.000 Bakterien ist dafür ein vorbildliches Beispiel.

In der Praxis soll das bessere Datenmanagement dazu führen, dass beispielsweise die Entschlüsselung des Erbguts von neuen Krankheitserregern wie im Fall SARS-CoV-2 schneller gelingt, aber auch die Forschung an der Nutzung von Mikroorganismen für die Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe, für den Abbau von Kunststoffen oder für eine bessere Nährstoffverfügbarkeit im Ackerbau sollen profitieren.