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Die Laubfärbung der Bäume und das Rascheln von Laub unter den Füßen prägen den Herbst. Die Pflanzen bereiten sich so auf die trockene Winterzeit vor. Doch auch im Sommer gibt es Pflanzen, die ihre Blütenblätter nach der Bestäubung abwerfen. Verantwortlich für den Prozess des Blattabwurfs sind – wie seit wenigen Jahren bekannt – Peptidhormone. Diese speziellen Hormone steuern nicht nur beim Menschen, sondern auch bei Pflanzen Wachstumsprozesse und sorgen dafür, dass Insekten Abstand halten. Wie diese Peptidhormone gebildet werden, ist bislang völlig unklar.

Pflanzenphysiologen der Universität Hohenheim haben diesen grundlegenden Mechanismus der Pflanzenwelt nun im Detail aufgeklärt. Für ihre Untersuchungen bedienten sich die Forscher der Modellpflanze Ackerschmalwand. Wie das Team um Andreas Schaller im Fachjournal „Science“ berichtet, wird das Peptidhormon in der Pflanze aus einem größeren Protein herausgeschnitten. Die Forscher konnten nicht nur klären, wie der Prozess genau funktioniert, sondern auch welche speziellen Enzyme, Proteasen genannt, die Spaltung des Proteins regulieren.

Proteasen mit Pilzerreger gehemmt

Der Studie zufolge sind am Blattabwurf gleich mehrere Proteasen beteiligt, die einspringen, sobald eines der Spezialenzyme ausfällt. Um hinter den Mechanismus zu kommen, mussten die Forscher daher alle Proteasen gleichzeitig in ihrer Aktivität hemmen. „Wir bringen die Pflanze dazu, selbst genau an der Blütenansatzstelle einen Hemmstoff zu bilden. Und dafür nehmen wir einen anderen Organismus als Werkzeug“, erläutert Schaller. Bei dem Werkzeug handelt es sich um einen Pilz der Kartoffeln befällt: den Erreger der Kraut- und Knollenfäule. Er ist in der Lage, den Hemmstoff zu bilden. Das hemmstoffbildende Gen des Erregers schleusten die Pflanzenphysiologen sodann in die Ackerschmalwand ein. Das Ergebnis: Kein Blatt wurde von der Pflanze abgeworfen. „Daher wissen wir nun, dass die Proteasen für diesen Vorgang verantwortlich sind“, so Schaller.

Proteasen-Trio für Blattabwurf verantwortlich

Im Rahmen der Untersuchung konnten das Team schließlich auch jene Proteasen identifizieren, welche die Blätter zum Fallen bringen. Dafür hatten die Forscher die Proteasen aus der Modellpflanze isoliert und getestet, welche von ihnen das Peptid spalten kann. Schließlich identifizierten sie drei Kandidaten, die für den Blattabwurf verantwortlich sind. „Es handelt sich um sogenannte Subtilasen, eng verwandt mit Substanzen, die in Waschmitteln gegen Proteinflecken zum Einsatz kommen“, berichtet Schaller. Die Forscher gehen davon aus, dass dieser Prozess in ähnlicher Weise auch in anderen Pflanzen abläuft und daher für die Natur als auch die Landwirtschaft enorm wichtig ist.

bb

Umweltschonenende Zahnhygiene ...

Vor 500 Jahren putzte man sich die Zähne mit Zahnbürsten, die die Form eines Pinsels hatten. Die Borsten stammten aus dem Nacken von Hausschweinen und wurden an Stielen aus Bambus oder Knochen befestigt. Ein Massenprodukt wurde die Zahnbürste erst 1938 mit der Erfindung des Nylons. Anfangs bestand der Bürstenstiel noch aus Holz, wurde aber nach und nach durch Kunststoff ersetzt. Heute werden 190 Millionen Zahnbürsten allein in Deutschland jährlich verkauft. Insgesamt entstehen dadurch 2.200 Tonnen Plastikmüll pro Jahr.

... wie vor langer Zeit

Mehrere Start-ups beschäftigten sich mit alternativen Materialien und sind landeten letztendlich wieder bei Bambus. Im Gegensatz zu Holz muss Bambus lediglich gekürzt werden und wächst aus der Wurzel selbstständig wieder nach. Und das mit einer enormen Geschwindigkeit! Dennoch weist das Riesengras die stabilen Eigenschaften von Holz auf. Aufgrund seines enormen Wachstums produziert Bambus doppelt soviel Sauerstoff wie ein herkömmlicher Baum und stellt somit eine unerschöpfliche Ressource dar. Doch damit nicht genug, bildet Bambus eine Substanz, Bamboo-Kun, die ihn vor Bakterien und Pilzen schützt. Daher ist er von Natur aus antibakteriell, muss nicht unter Einsatz von Pestiziden angebaut und kann umweltschonend geerntet werden.

Marktreife

Bambus-Zahnbürsten verschiedener Hersteller sind im Handel erhältlich. Noch sind bei den meisten Zahnbürsten die Borsten aus Nylon und müssen, bevor die Bürsten auf dem Kompost landen können, entfernt werden.

Löwenzahn statt Naturkautschuk

Weil Naturkautschuk auch bei tiefen Temperaturen elastisch ist, fertigen Autozulieferer daraus Gummi für Winterreifen. Bisher dient der Milchsaft des subtropischen Kautschukbaums als Rohstoff. Die Baumplantagen werden jedoch von einem Pilz bedroht, weswegen der Weltmarktpreis schwankt. Eine Alternative bietet der Russische Löwenzahn. Er gedeiht in unseren Breiten – auch auf Flächen, die für den Ackerbau ungeeignet sind.

Von der Wild- zur Nutzpflanze

Mithilfe moderner Züchtungsverfahren haben Forschende der Uni Münster und des Fraunhofer-Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME  den Löwenzahn von einer Wild- in eine Nutzpflanze verwandelt, die robust und ertragreich ist. Gemeinsam mit dem Reifenhersteller Continental wurde in Deutschland eine Pilotanlage zur Produktion von Gummi aus Löwenzahn-Kautschuk aufgebaut. Dort wird er insbesondere aus dem Milchsaft der Wurzel gewonnen.

Marktreife

Erste Winterreifen wurden bereits gefertigt. Derzeit finden ausgiebige Straßentests statt. Diese verlaufen bisher erfolgreich. Langfristig sind sogar weitere Nutzungsmöglichkeiten des Löwenzahn-Gummis denkbar: Denn auch für Schwingungs- und Lagerungselemente in Fahrzeugen wie Motorlager könnte der Naturkautschuk eingesetzt werden.

From a wild to an agricultural crop

With the help of modern breeding procedures, researchers from the Fraunhofer Society have transformed the dandelion from a wild plant into an agricultural crop, which is robust and high yielding. Together with the tyre company Continental, a pilot plant for the production of dandelion-based rubber has been set up in Germany. The sap from the dandelion roots is extracted from this pilot plant.

Ready for the market

The first winter test tyres have already been made. Road tests are currently being carried out. All of which have been successful to date.

Weak points

Relatively high price/not cost-effective

The oil and fishing industries in particular increase export revenues, the aquaculture sector is a major aspect of the latter. The wood, paper and food industries are among the main economic sectors in the country, which are also highly relevant for the development of a bioeconomy. In spring 2015, the government decided to develop a national bioeconomy strategy.

Die Vielfalt der Arten, Gene und Lebensräume macht die Biodiversität auf unserem Planeten aus. Die biologische Vielfalt sichert nicht nur existenzielle Lebensgrundlagen, sie ist auch unerlässliche Ressource für die biobasierte Wirtschaft. Das Dossier beleuchtet, wie sich Biodiversität erfassen, wertschätzen, schützen und nutzen lässt. Dazu gibt es einen Überblick über aktuelle Themen aus Forschung und Anwendung sowie über relevante Strategien der Biodiversitätspolitik auf globaler und nationaler Ebene. Ein Trend geht hin zur ökonomischen Bewertung von Leistungen der Natur. Mit dem ab Juli 2016 auch in Deutschland umgesetzten Nagoya-Protokoll wird der Umgang mit genetischen Ressourcen gesetzlich geregelt.

Biomasse ist ein komplexer Rohstoff, aus dem sich nicht nur verschiedene Materialien, Werkstoffe und Energieträger, sondern auch viele Bausteine für Chemikalien gewinnen lassen. Bioraffinerien sind technische Anlagen für die vielseitige Verwertung der Biomasse: Hier wird darauf abgezielt, nachwachsende Ressourcen im Industriemaßstab möglichst vollständig und nachhaltig zu nutzen und zu veredeln. Erste Pilot- und Demonstrationsanlagen gibt es hierzulande bereits. Das Dossier beleuchtet die wichtigsten Konzepte und gibt einen Überblick über den Stand der Forschung.

Im Zuge technologischer Fortschritte ist ein neuer biotechnologischer Forschungszweig entstanden: die Synthetische Biologie. Wissenschaftler wollen hierbei komplexe biologische Prozesse nicht mehr bloß analysieren, sondern im Labor gezielt entwerfen, nachbauen oder verändern. Wie Ingenieure gehen sie daran, Zellen und biologische Systeme umzuprogrammieren oder von Grund auf neu zu gestalten. Synthetische Biologie ist heute im Wesentlichen noch Grundlagenforschung. Allerdings eröffnet sie mittelfristig auch Möglichkeiten für biotechnologische Anwendungen – von Diagnostika, Impfstoffen und Medikamenten über Biosensoren bis hin zu Biokraftstoffen. Dieses Dossier gibt einen Überblick über aktuelle Konzepte und mögliche Anwendungen, über die gesellschaftliche Debatte und wie sich die Synthetische Biologie derzeit fortentwickelt.

The government fosters application-oriented research with a strong focus on the country’s natural resources and modern life sciences. These technologies are widely used in the agricultural industry. Biorefineries are also growing. In terms of politics, the topics of environmental protection and sustainability are highly valued. New Zealand doesn’t have a dedicated bioeconomy strategy.

Additionally, there is strong involvement in the fields of green chemistry and biorefinery. Supported by an innovation policy based on economics and attractive tax policy, there is a growing innovative middle class. There is no bioeconomy strategy, but numerous measures with a thematic focus on the bioeconomy.

In 1998, Tecnaro GmbH was set up in Pfinztal as a spin-off from the Frauenhofer Institute for Chemical Technology (ICT) with the aim of bringing a new kind of medium to market. Since its foundation, it has been developing, producing and selling premium thermoplastic materials made from liquid wood. Together with Helmut Nägele, Jürgen Pfitzer has been managing the company in Ilsfeld-Auenstein, Baden-Württemberg, since 1998.