Biotechnologie/Systembiologie

Das feine Geflecht von Pilzfäden, das sogenannte Pilzmyzel, ist für das bloße Auge kaum erkennbar, da es in der Natur unterirdisch wächst. Doch das Potenzial dieser im Verborgenen lebenden Pilzfäden – vor allem für die Bioökonomie – treibt die Forschung an neuen biobasierten Materialien voran. Vor allem als Alternative zu Baustoffen wie Beton oder Stahl gelten pilzbasierte Werkstoffe als vielversprechend. Davon können sich derzeit auch Besucher der Neuköllner Oper in Berlin überzeugen.

Bei der Suche nach Naturstoffen für eine nachhaltige und biobasierte Wirtschaft geraten Moose zunehmend in den Fokus der Forschung. Der Grund: Moose wachsen fast überall, da sie sich erstaunlich gut an ihre Umgebung anpassen können. Diese Fähigkeit verdanken die ältesten Landpflanzen der Erde auch der Mitwirkung von Bakterien. Das Zusammenspiel von Moosen und Mikroben wird eine neu gegründete Nachwuchsgruppe am Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (Leibniz-HKI) nun genauer untersuchen.

Zwei antennenartige Fühler machen einzellige Mikroalgen zu fantastischen Schwimmern. Diese Fähigkeit haben sich zwei Forscherinnen vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme zu Nutze gemacht. Sie verwandelten die Organismen in Miniroboter, die beispielsweise als Wirkstofftransporter in der Medizin zum Einsatz kommen könnten.

Die Mehrheit der Pflanzen lebt in Symbiose mit Mykorrhiza-Pilzen. Diese unterirdische Lebensgemeinschaft ist für Pflanze und Wurzelpilz gleichermaßen vorteilhaft. Doch wie entstehen solche Symbiosen und wie entscheiden Pflanzen, ob die Interaktion zustande kommt oder nicht? Ein Team um die Symbioseforscherin Caroline Gutjahr vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam liefert dazu neue Erkenntnisse.

Pflanzen haben im Laufe der Evolution Mechanismen entwickelt, um sich vor Bedrohungen wie Viren zu schützen. Dieser Abwehrprozess in den Pflanzenzellen ist jedoch nicht immer optimal. Gegen das sogenannte Gurkenmosaikvirus sind viele Nutzpflanzen wie Kürbisse, Gurken, Getreide sowie Heil- und Gewürzpflanzen machtlos. Forschende der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) haben nun einen Wirkstoff entwickelt, der das Immunsystem der Pflanzen gegen dieses weitverbreitete Virus stärkt, in dem er die pflanzliche Abwehr in die richtige Richtung lenkt.

In der Natur wird CO₂ vor allem über den Calvin-Zyklus fixiert, der Teil der Photosynthese ist. Der Marburger Mikrobiologe und Leibniz-Preisträger Tobias Erb arbeitet seit Längerem daran, natürliche Fixierungswege mithilfe der synthetischen Biologie effizienter zu gestalten.

Ob im Bauwesen, der chemischen Industrie oder in der Futtermittelproduktion: Wo Biomasse zum Einsatz kommt, fallen häufig auch Reststoffe an, die bisher entsorgt werden. Dieses ungenutzte Potenzial im Sinne einer zirkulären und nachhaltigen Bioökonomie zu erschließen, steht im Fokus eines Konzeptes, das Forschende des Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam erstellt haben.

Synthetische Polyamide – besser bekannt als Nylon – stecken in Strumpfhosen, Fischernetzen und Sportkleidung. Doch ihre Recyclingquote liegt unter fünf Prozent. Viele Nylonabfälle landen auf Deponien, gelangen in der Umwelt oder werden verbrannt.

Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Hefen sind die unsichtbaren kleinen Helfer der Bioökonomie. Mit ihrer Hilfe können biologische Ressourcen erschlossen, neue biobasierte Produkte hergestellt und Produktionsprozesse nachhaltiger und effizienter werden. Auf der Suche nach neuen Mikroorganismen für biotechnologische Anwendungen wollen Forschende im neu gestarteten EU-Projekt XTREAM nun die extremen Lebensräume der Erde unter die Lupe nehmen.