Biotechnologie/Systembiologie

Rhizosphäre für die Zukunft fit machen

Ob Weizen oder Mais: Nach zwei Hitzesommern in Folge drohen Landwirten auf Grund langanhaltender Trockenheit auch in diesem Jahr vielerorts wieder enorme Ernteverluste. Die Pflanzen leiden unter Trockenstress, da die Böden austrocknen und das Wurzelwerk nicht ausreichend mit Wasser und Nährstoffen versorgt wird. Die Herausforderungen des Klimawandels lassen Forscher daher mit Hochdruck nach zukunftsträchtigen Szenarien für den Ackerbau suchen.  

Mit Biotech-Spinnenseide gegen Biofilme

Biofilme sind ideale Lebensräume für Mikroorganismen. Bevorzugt an Oberflächen zu sogenannten wässrigen Systemen bilden sie im Laufe der Zeit eine glitschige, meist unsichtbare Schicht, der nur schwer beizukommen ist. Nicht nur hinderlich, sondern auch gefährlich sind Biofilme auf Medizinprodukten wie Prothesen und Implantaten. Diese bakterielle Schleimschicht stellt ein großes Infektionsrisiko dar. Das Problem: Biofilme sind oft gegen Antibiotika und Antimykotika resistent.

Wie Mikroplastik das Pflanzenwachstum beeinflusst

Plastikreste gelangen mehr und mehr in unsere Ackerböden. Vielfach durch untergepflügte Folien aus dem Obst- und Gemüseanbau oder durch achtlos weggeworfenen Müll. Eine weitere Quelle sind Klärschlamm und Kompost, die in der Landwirtschaft als Dünger dienen. Diese enthalten zum Beispiel Mikroplastik aus Kosmetika, Reinigungsmitteln und Faserabrieb, der beim Waschen von synthetischen Textilien entsteht. Hinzu kommt der Reifenabrieb von Fahrzeugen. Von Mikroplastik spricht man, wenn die Teilchen kleiner als fünf Millimeter sind.

Zellfabrik für Heißes und Saures

Escherichia coli, Bacillus subtilis oder Saccharomyces cerevisiae – die Namen mancher industriell genutzten Mikroorganismen sind selbst Laien schon einmal begegnet. Doch diese Arbeitspferde der industriellen Biotechnologie verbindet, dass sie eher milde Wachstums- beziehungsweise Reaktionsbedingungen bevorzugen. Für Prozesse oder Produkte, die erhöhte Temperaturen oder besondere pH-Werte erfordern, sind sie meist ungeeignet.

Fusarienresistenzen im Weizengenom orten

Weizen ist eines der wichtigsten Nahrungsmittel weltweit. Der größte Teil des Weizens wird bei uns jedoch für Viehfutter angebaut. Getreide reagiert empfindlich auf Umwelteinflüsse: Besonders Winterweizen ist für Nässe und Pilzkrankheiten wie Fusariosen anfällig. Eine der gefährlichsten Getreidekrankheiten verursacht der Schimmelpilz Fusarium graminearum. Der Schädling greift die Pflanze über die Wurzel an, befällt auch die Ähren und lässt Körner schrumpfen. Außerdem produziert der Erreger Mykotoxine, die für Mensch und Tier schädlich sind.

Signalnetzwerk in Pflanzen kartiert

Pflanzen haben zwar keine Nervenzellen, doch sie sind in der Lage, auf unterschiedlichste Reize ihrer Umwelt zu reagieren, sei es auf Wasser- und Nährstoffmangel oder auf Krankheitserreger. Der Informationsaustausch von Zelle zu Zelle erfolgt über Signalwege, die beispielsweise durch Pflanzenhormone wie das Phytohormon Auxin aktiviert werden können und die Entwicklung der Pflanze auch in Stresssituationen wie Dürre steuern. Wie jedoch der Informationsaustausch zwischen diesen Signalwegen abläuft, war bisher unklar.

Pflanzengene mit Licht steuern

Es ist ein Lichtschalter der besonderen Art, den Biologen der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und der Universität Freiburg gemeinsam mit britischen Partnern für die Pflanzenforschung entwickelt haben: Anders als im Haushalt wird nicht etwa Licht mittels eines Schalters aktiviert, sondern das Licht ist der Schalter, der in Pflanzenzellen bestimmte Gene aktiviert.

Mikroalgen-Zucht im Bioreaktor überzeugt

Omega-3-Fettsäuren sind für den Menschen essenziell. Sie müssen über die Nahrung aufgenommen werden, da der Körper sie nicht in ausreichender Menge produziert. Mikroalgen enthalten wie Fisch große Mengen dieser ungesättigten Fette. In der Lebensmittelindustrie werden sie seit langem als Zusatzstoff eingesetzt. Ein Forscherteam unter Leitung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) hat nun untersucht, inwiefern Mikroalgen eine gesunde, aber vor allem umweltfreundlichere Quelle für Omega-3-Fettsäuren sein könnten als Fisch.

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