Hier ist eine Zusammenfassung der 20 meistgeteilten Artikel dieser Woche auf Bluesky. Artikel hinter einer Bezahlschranke sind mit 💰 gekennzeichnet; alle anderen sind zum Zeitpunkt der Überprüfung kostenlos zugänglich.

1. Ein Super-Pangenom im Chromosomenmaßstab der Flechtengattung Peltigera enthüllt die Genomarchitektur und erweiterte Interaktionsrepertoires, die pathogenen und mutualistischen Pilzen gemeinsam sind.
Joisten-Rosenthal, V. et al. bioRxiv

Wir erstellten hier ein Super-Pangenom im Chromosomenmaßstab für die flechtenbildende Gattung Peltigera. Es umfasst 41 Mykobionten-Genomsequenzen von elf Arten sowie die Genome assoziierter Nostoc- und, in dreiteiligen Arten, Coccomyxa-Photobionten. Die Mykobionten-Genome zeigten eine große Variation in Genomgröße, Gehalt an transponierbaren Elementen, Biosynthese-Genclustern und stammespezifischem Geninhalt, mit deutlichen Expansionen in dreiteiligen Arten.

2. KI, komparativer Vorteil und das nächste Jahrzehnt der ökologischen Forschung
Drake, JM Ecology Letters

Die Wissenschaft ist ein stark, aber nicht gänzlich wettbewerbsorientiertes Feld. Wissenschaftler legen großen Wert auf die Priorität von Entdeckungen. Watson und Crick wetteiferten mit Pauling um die Aufklärung der DNA-Struktur; Darwin veröffentlichte sein Werk „Die Entstehung der Arten“ eilig, nachdem Wallaces Brief aus dem Malaiischen Archipel eingetroffen war. Doch die Wissenschaft ist auch auf Kooperation angewiesen, anders als Märkte. Forscher tauschen Methoden aus, veröffentlichen (zumindest prinzipiell) auch negative Ergebnisse und bauen offen auf den Arbeiten anderer auf. Dieses Spannungsverhältnis zwischen Wettbewerb und Kooperation trägt wesentlich zum Fortschritt der Wissenschaft bei. Es bedeutet auch, dass sich die strategische Landschaft der Forschung (wer hat einen Vorteil und warum) mit dem Wandel von Werkzeugen und Normen verändert.

3. Organellenpositionierung als Prinzip der Stoffwechselregulation und Stresstoleranz
Fernie, Arkansas et al. Das Pflanzenblatt

Pflanzen haben komplexe Anpassungsstrategien entwickelt, um widrigen Umweltbedingungen zu trotzen. Diese Strategien betreffen alle Ebenen ihrer Funktion und Organisation. Während makroskopische Bewegungen durch differenzielles Wachstum, die die physische Umformung und Positionierung von Organen ermöglichen, ein wichtiges Forschungsgebiet darstellen, wirft die hochaktive Dynamik der Zellorganellen innerhalb der unbeweglichen Pflanzenzelle noch viele offene Fragen auf. Wir argumentieren hier, dass die präzise Positionierung von Zellorganellen nicht nur für die Zellteilung und -entwicklung entscheidend ist, sondern auch ein grundlegendes Prinzip für die Regulation des Zellstoffwechsels und die effektive Reaktion auf biotische und abiotische Stressfaktoren darstellt.

4. Vollständige Biosynthese psychedelischer Tryptamine aus drei Pflanzenreichen
Berman, P. et al. Wissenschaft Fortschritte

Psychedelische Indolethylamine mit therapeutischem Potenzial werden natürlicherweise in Pflanzen, Pilzen und Tieren produziert. Wir haben den vollständigen Biosyntheseweg von N,N-Dimethyltryptamin (DMT) in halluzinogenen Pflanzenarten aufgeklärt, die traditionell in schamanischen Ritualen zur spirituellen Heilung eingesetzt werden. Durch die Nutzung der Ähnlichkeiten in ihren chemischen Strukturen konnten wir in einem einzigen Pflanzentest die vollständigen Biosynthesewege von fünf bekannten natürlichen Psychedelika rekonstruieren: Psilocin und Psilocybin aus Pilzen, DMT aus Pflanzen sowie Bufotenin und 5-Methoxy-DMT, die von der Sonora-Kröte ausgeschieden werden.

5. Beispiellose Schäden an den Regenwäldern des Amazonas während der Dürreperioden 2023–2024
Bai, H et al. PNAS

Die Regenwälder des Amazonas beherbergen rund ein Viertel der globalen Kohlenstoffspeicher in Wäldern und sind zunehmend durch schwere Dürren bedroht, insbesondere durch die Rekorddürren der Jahre 2023/2024. Diese Studie, die auf langfristigen, kontinuierlichen Satellitenradar-Beobachtungen basiert, zeigt, dass das Streusignal des Satellitenradars in den Regenwäldern des Amazonas während der Dürrejahre 2023/2024 den niedrigsten Stand seit 1992 erreichte. Dies deutet auf erhebliche Veränderungen der Waldfunktionen hin, darunter Waldfeuchte und Biomasse. Modellprognosen legen nahe, dass die Erholung nach der Dürre von 2023/2024 voraussichtlich die geringste aller seit 1992 verzeichneten schweren Dürren sein wird. Diese Ergebnisse liefern eine Einschätzung der Auswirkungen der jüngsten Dürren auf die Regenwälder des Amazonas und unterstreichen deren wachsende Anfälligkeit gegenüber sich verstärkenden Klimaextremen.

6. Weitreichende ökologische Reaktionen und Kaskadeneffekte der Hitzewelle im Westen Nordamerikas im Jahr 2021
Baum, JK et al. Natur Ökologie und Evolution

Extreme Wetterereignisse nehmen an Häufigkeit und Intensität zu, doch ihre ökologischen Auswirkungen sind weniger gut erforscht als jene des allmählichen Klimawandels. Dies liegt vor allem an der Schwierigkeit, unvorhersehbare, kurzlebige Ereignisse zu untersuchen. Die Hitzewelle im Westen Nordamerikas im Jahr 2021 zählt zu den extremsten weltweit, doch eine umfassende Bewertung ihrer ökologischen Folgen fehlt bisher. In dieser Studie synthetisieren wir meteorologische, ökologische, hydrologische und Waldbranddaten sowie prozessbasierte Modellierungen, um die Hitzewelle und ihre Auswirkungen in der Region zu quantifizieren. Unsere Metaanalyse von 32 terrestrischen und marinen Taxa zeigt, dass über 75 % negativ betroffen waren, die Reaktionen der Arten jedoch stark variierten – von einem Rückgang der Bestände um 99 % bis hin zu einer Zunahme um 89 %.

7. Evolutionäre Entstehung einer einzigartigen violett-grünen Photosymbiose, offenbart durch die erweiterte Vielfalt der Ciliaten
Muñoz-Gómez, SA, et al. · Das ISME Journal

Symbiosen sind in der Natur weit verbreitet und haben zahlreiche evolutionäre Innovationen hervorgebracht. Während sich einige Symbiosenarten mehrfach unabhängig voneinander entwickelt haben (z. B. oxygenische Photosymbiosen oder Chemosymbiosen), sind andere extrem selten. Purpur-Photosymbiosen sind ein Beispiel für solche seltenen Verbindungen. Bisher sind nur zwei purpurne Photosymbiosen zwischen heterotrophen Eukaryoten und intrazellulären Purpurbakterien dokumentiert. Dies steht im deutlichen Gegensatz zu oxygenischen Photosymbiosen, die in der Natur sehr häufig vorkommen. Welche Faktoren verhindern die häufigere Entstehung purpurner Photosymbiosen? Um diese Frage zu beantworten, untersuchten wir die Evolutionsgeschichte des purpurgrünen Ciliaten Pseudoblepharisma tenue (Spirostomidae) mithilfe eines phylogenetischen und vergleichenden Ansatzes sowie neu entdeckter Arten und ihrer Symbionten.

8. Genommanipulation der pflanzlichen Photosynthese zur Kohlenstoffbindung
Groover, ED et al. · Nature Reviews Bioengineering

Anthropogene Kohlenstoffemissionen haben den Kohlenstoffkreislauf der Erde destabilisiert und damit Kaskadeneffekte auf Klima und Biodiversität ausgelöst. Die pflanzenbasierte Kohlenstoffbindung (CDR) bietet einen skalierbaren und wirtschaftlich tragfähigen Weg zur atmosphärischen Kohlenstoffsequestrierung durch Kohlenstoffablagerung im Boden, gezielten Biomasseanbau und strategische Agroforstwirtschaft. Obwohl die Photosynthese die terrestrische Kohlenstoffaufnahme antreibt, erfordern effektive CDR-Strategien eine genetische Optimierung der Kohlenstoffassimilation, -retention und -speicherung. Die regulatorischen Rahmenbedingungen sind gegenüber transgenen Pflanzen restriktiv, erlauben jedoch Genomeditierung und eröffnen somit ein Interventionsfeld. Fortschritte in der CRISPR-basierten Genomeditierung, der computergestützten Vorhersage von Pflanzenmerkmalen und den Systemen zur Applikation von Gen-Editierungswerkzeugen in Pflanzen ermöglichen die präzise Gestaltung von Pflanzenphänotypen zur Steigerung der Photosyntheseeffizienz und der Kohlenstoffspeicherkapazität. In diesem Übersichtsartikel beschreiben wir die molekularen und physiologischen Innovationen, die für die pflanzenbasierte CDR in klimarelevanten Maßstäben erforderlich sind. Neben der Optimierung der Kohlenstoffbindung selbst untersuchen wir Strategien zur Steigerung der Biomasseakkumulation, zur Verbesserung der Stickstoff- und Wassernutzungseffizienz und zur Stabilisierung der Kohlenstoffspeicherung in Pflanzen- und Bodensystemen. Des Weiteren bewerten wir die Chancen, die Herausforderungen bei der Umsetzung und das Potenzial des Einsatzes von genomeditierten Nutzpflanzen als Eckpfeiler des globalen Kohlenstoffmanagements.

9. Die Übertragung von aus Blattläusen stammenden kleinen RNAs über verschiedene Tierreiche hinweg in Arabidopsis thaliana moduliert die Pflanzenimmunität.
Chen, J. et al. · bioRxiv

Pflanzenfressende Insekten befinden sich in einem evolutionären Wettstreit mit Pflanzen. Ein wichtiger Bestandteil dieser Interaktion ist der Austausch von Molekülen, insbesondere von Proteinen (in Form von Effektoren) und RNA. Kleine RNAs (sRNAs) spielen eine wichtige Rolle in der Kommunikation zwischen verschiedenen Schädlingen/Parasiten und ihren Wirten. Ihre Funktion in der Interaktion zwischen Blattläusen und Pflanzen ist jedoch noch nicht vollständig geklärt. In dieser Studie untersuchten wir die Rolle von Blattlaus-sRNAs in der Interaktion zwischen Arabidopsis thaliana und der Grünen Pfirsichblattlaus (Myzus persicae). Mithilfe der sRNA-Sequenzierung konnten wir eine signifikante Menge an Blattlaus-sRNAs in Arabidopsis-Geweben nachweisen. Mithilfe von Immunpräzipitation und anschließender sRNA-Sequenzierung sowie Degradomsequenzierung konnten wir zeigen, dass diese sRNAs in endogene AGO-Proteine, insbesondere AGO1, eingebaut werden und die Spaltung von Transkripten induzieren, die an der Modulation der Immunantwort gegen Blattläuse beteiligt sind. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Blattlaus-sRNAs die Immunantwort von Arabidopsis thaliana abschwächen und die Entwicklung von Blattläusen fördern können. Darüber hinaus stellten wir fest, dass Blattlaus-sRNAs häufig auch in andere Blattlaus-Wirt-Kombinationen injiziert werden. Demnach legen unsere Ergebnisse nahe, dass Blattlaus-sRNAs aktiv an den Interaktionen zwischen Blattläusen und ihren Wirten beteiligt sind.

10 Die phylogenetische Vielfalt der Blütenpflanzen nimmt im Laufe der Vegetationsperiode in den Wildblumengemeinschaften der Rocky Mountains ab.
Veldhuisen, LN et al. · Internationale Zeitschrift für Pflanzenwissenschaften 💰

11 Durch die Schwerkraft induzierte PIN3b-Polarisierung lenkt Auxinflüsse und transkriptionelle Umprogrammierung um, um die Bildung von Zugholz in Populus voranzutreiben - Journal of Integrative Plant Biology 💰

12 Lipidtröpfchen in Bewegung: Umbau, Transport und Interaktion mit anderen Organellen - Journal of Experimental Botany 💰

13 Nutzung von Herbariumsammlungen zur Untersuchung genetischer Reaktionen auf den globalen Wandel – New Phytologist

14 Ein kritisches Zeitfenster für den Einfluss der mütterlichen Temperatur auf die Keimruhe von Unkrautreissamen - Annals of Botany

15 Marchantia polymorpha als einfache Plattform für die pflanzenbasierte Produktion funktioneller Nanokörper - bioRxiv

16 Ein neuer Ansatz: PhenoVision liefert Blattphänologiedaten im globalen Maßstab – Anwendungen in der Pflanzenwissenschaft

17 Zunehmendes Baumsterben in Frankreich steht im Zusammenhang mit ausgeprägten saisonalen Klimaanomalien – Nature Communications

18 Ein Rezeptorkinasekomplex verfeinert die Kambiumaktivität in Arabidopsis - PNAS

19 Überbrückung von Datensilos zur ganzheitlichen Modellierung der pflanzlichen Makrophänologie – New Phytologist

20 Neue Wege: Die Erforschung der Pflanzenentwicklung mithilfe phylogenetischer Netzwerke – Anwendungen in der Pflanzenwissenschaft

Titelbild: Luftaufnahme des Amazonas-Regenwaldes in der Nähe von Manaus, der Hauptstadt des brasilianischen Bundesstaates Amazonas. Foto von Neil Palmer/CIAT (Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0)