Alles Gute zum Geburtstag, Herr Mendel

Im Juli 2022 gedachten mehrere Initiativen des zweihundertjährigen Bestehens von Gregor Mendel, dem Vater der modernen Genetik. Verschiedene wissenschaftliche Zeitschriften veröffentlichten Meinungsartikel und Sonderausgaben zum 200th Jahrestag von Mendels Geburt: zum Beispiel Nature Reviews Genetik veröffentlicht eine der Abholung von Papieren, die die Bedeutung der Grundprinzipien der Vererbung nicht nur für die Pflanzengenetik, sondern auch für menschliche Krankheiten oder die Tierzucht hervorhoben, während Die Pflanzenzelle erzeugt ein Fokusproblem zur Pflanzengenetik, die drei Perspektiven umfasst (z Welches Forschungsfeld würde Gregor Mendel im 21. Jahrhundert wählen?) und sechs Rezensionen über den Einfluss von Mendels Arbeit auf die moderne Pflanzenbiologie.

Darüber hinaus Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (Wien, Österreich) angetrieben a dedizierte Webseite wo Neugierige viele Informationen über Mendels Vermächtnis finden und ein faszinierendes Video (unten) über seine gescheiterte Lehrerprüfung und sein späteres Leben im Klostergarten, wo er die Geheimnisse der Vererbung von Erbsenpflanzen entdeckt.

50 Jahre Artemisinin, das Wundermolekül, das Millionen Leben gerettet hat

Ein weiteres bemerkenswertes Jubiläum wurde im vergangenen Jahr gefeiert: Artemisinin, ein Sesquiterpen-Lacton, das sich in den Trichomen der aromatischen Pflanze anreichert Artemisia annua, wurde 1972 chemisch identifiziert und wird seitdem erfolgreich zur Behandlung von Malaria eingesetzt und rettet weltweit Millionen von Menschenleben (laut Bericht der Weltgesundheitsorganisation 2020).

Die Magie dieser Geschichte beruht auf dem Ansatz, den ein junger chinesischer Forscher benannt hat Dudu Tu in den 1960er Jahren, neue Moleküle zu entdecken, die den Parasiten töten können Plasmodium Sie untersuchte den durch Mückenstiche übertragenen Einzeller, der beim Menschen eine Infektionskrankheit auslöst. Dabei kombinierte sie traditionelle chinesische Medizin mit modernen Methoden: Zunächst führte sie eine Literaturrecherche in alten Lehrbüchern durch, wählte dann vielversprechende Naturprodukte aus, die in der Vergangenheit zur Behandlung von Malaria eingesetzt wurden (sowie die vor Jahrhunderten beschriebenen Extraktionsmethoden), und testete schließlich verschiedene Pflanzenextrakte, um den wirksamsten Wirkstoff gegen Malaria zu identifizieren.

Hinterließ eine sehr blättrige Pflanze. Rechts untersucht eine chinesische Wissenschaftlerin ihre Pflanzen.
Links, alte Rezepte berichteten, dass Extrakte des Krauts „Qinghao“ (Artemisia) waren bei der Malariabehandlung wirksam. Richtig, systematisches Screening mehrerer Artemisia Art führte zur Identifizierung von A. jährlich als Hauptquelle von Artemisinin.

Prof. Youyou Tu wurde 2015 für ihren außergewöhnlichen Beitrag zur menschlichen Gesundheit mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet und hielt ein Epos Vortrag über die Bedeutung der Traditionellen Chinesischen Medizin für die Gegenwart und Zukunft der Menschheit.

A Kommentar veröffentlicht von Molekulare Pflanze bietet eine großartige Zusammenfassung von 50 Jahren Forschung zu Artemisinin, von der Analyse seines Biosynthesewegs bis hin zur genetischen Vielfalt Artemisia annua Sorten, während Moleküleveröffentlicht eine Sonderausgabe das die Erforschung bioaktiver Naturstoffe umfasst, die zur Behandlung vernachlässigter und ansteckender Krankheiten mit großen Auswirkungen auf die globale öffentliche Gesundheit eingesetzt werden können.

Leider einige Plasmodium Artemisinin-resistente Stämme wurden bereits in Afrika und Südostasien nachgewiesen. Dennoch haben neuere biomedizinische Untersuchungen mögliche Rollen dieses Moleküls bei der Behandlung verschiedener Krankheiten, einschließlich Krebs, aufgedeckt (siehe empfohlene Literatur). 

Die Renaissance persönlicher Kongresse

Nach zwei Jahren Pandemien und einer endlosen Reihe von Webinaren, Online-Konferenzen, Zoom-Meetings und Teams-Treffen … markierte 2022 die Rückkehr persönlicher wissenschaftlicher Treffen.

Unter den größten Veranstaltungen nahmen mehr als 1000 Forscher am 32nd Internationale Konferenz zur Arabidopsis-Forschung (IKAR2022) – Ende Juni 2022 in Belfast abgehalten –, um die Bedeutung von Arabidopsis als Modellorganismus für adaptive Evolutionsstudien in Pflanzen zu diskutieren oder neue Methoden für die Integration von OMICS-Daten in Netzwerke auszutauschen. Einen Monat später, Ende Juli 2022, fand in Alaska ein weiteres wichtiges Ereignis statt: die BOTANIK 2022Konferenz. Der Slogan „Plants at the Extreme!“ leitete die meisten Arbeiten, die in Symposien, Kolloquien und Workshops präsentiert wurden – die Pflanzenforschung und die Auswirkungen des Klimawandels von Genen auf Ökosysteme abdeckten. Neben Pflanzen glänzte die Botany22-Konferenz mit brillanten Initiativen um Gerechtigkeit und Inklusion zu fördern wie Sitzungen zu „Black Botanical Legacy“ und „Coloniality in Plant Science“ sowie Kinderbetreuung für die Forscher, die mit ihren Familien an der Konferenz teilnehmen.

Breakthrough papers: Von nachhaltiger Landwirtschaft bis zum Verlust der genetischen Vielfalt

Es ist schwierig, unter Tausenden von herausragenden Forschungsartikeln, die im Jahr 2022 veröffentlicht wurden, eine Auswahl zu treffen, aber vielleicht lohnt es sich, über die Ergebnisse von zwei Artikeln zu berichten, die neue, aufregende und beängstigende Einblicke in die aktuelle Verbesserung der nachhaltigen Landwirtschaft und den Rückgang der genetischen Vielfalt im Zusammenhang mit dem Klimawandel gaben und Lebensraumverlust.

Auf der einen Seite setzt ein vielversprechender Ansatz, um die Landwirtschaft nachhaltiger zu gestalten PERENNIALISIERUNG von wichtigen Getreidekulturen, die Grundnahrungsmittel für die Menschheit liefern. Ein klares Beispiel wurde in veröffentlicht Natur Nachhaltigkeitim April 2022: Zhang und Kollegen berichteten über die Ergebnisse von 20 Jahren Forschung zur Vermehrung von Reis, einer einjährigen Pflanze, die vor Jahrtausenden von mehrjährigen Wildarten domestiziert wurde. Der Prozess beinhaltete die Hybridisierung von kultiviertem asiatischem Reis (oryza sativa) mit mehrjährigem undomestiziertem afrikanischen Reis (Oryza longistaminataDurch wiederholte Selektion der leistungsstärksten Nachkommen – gekennzeichnet durch hohen Kornertrag, gute Kornqualität und starkes Wiederaustriebsvermögen – konnte mehrjähriger Reis über zehn Vegetationsperioden zweimal jährlich Samen produzieren und bietet deutliche Vorteile gegenüber einjährigem Reis, wie beispielsweise ein einfacheres Anbausystem, verbesserte Bodeneigenschaften und einen geringeren Bedarf an Betriebsmitteln. Die Autoren identifizierten jedoch auch einige Nachteile, darunter einen Rückgang der Kornerträge nach einigen Jahren.

Eine Serie von vier Bildern. Das erste eines grünen, blühenden Feldes, gefolgt von einem Feld, auf dem die Pflanzen wegen Überwinterung abgestorben sind. Das dritte Bild zeigt wieder sprießende Pflanzen und das vierte ein weiteres Feld blühender Pflanzen.
Mehrjähriger Reis. Von links nach rechts: Wachstum bis zur Reife von Staudenreis im ersten Jahr; Überwinterung, Austrieb und Reife im zweiten Jahr. Adaptiert von Abbildung 1 (Zhang, S., Huang, G., Zhang, Y. et al. Anhaltende Produktivität und agronomisches Potenzial von mehrjährigem Reis. Nat Sustain (2022). https://doi.org/10.1038/s41893-022-00997-3)

Andererseits wurde ein alarmierender Artikel in veröffentlicht Forschung im September 2022 zeigte, dass die genetische Vielfalt in den USA rapide abnimmt Anthropozän-Epoche. Das Forscherteam um Dr Moises Exposito-Alonso untersuchten die Auswirkungen des Klimawandels und der Zerstörung natürlicher Lebensräume auf die Biodiversität, indem sie die genomweite genetische Variation mehrerer Tier- und Pflanzenarten analysierten – einschließlich des Modellorganismus. Arabidopsis thaliana, die Wildart Mimulus guttatus (Seep Monkeyflower) und die Baumarten Westliche Balsam-Pappel (kalifornische Pappel).

Die Ergebnisse dieser Studie über die Beziehung zwischen Mutationen und Arealen können wie eine Schlange dargestellt werden, die sich in den eigenen Schwanz beißt: Die Verringerung der geografischen Reichweite einer Art führt zu einer Verringerung der genetischen Diversität der Art, aber eine Verringerung der Mutationen in ökologisch relevanten Merkmalen könnte zu einer Verlust der Anpassungsfähigkeit an eine sich verändernde Umwelt, wodurch das Risiko des Artensterbens steigt. Die Autoren entwickelten auch einen mathematischen Rahmen, um den Verlust der genetischen Variation in Ökosystemen abzuschätzen, die durch anthropogene Aktivitäten gefährdet sind, der für die Erhaltung sowohl gefährdeter als auch stark gefährdeter Arten verwendet werden kann.

 "Ein weiteres Jahr ist vorbei und ein neues hat begonnen … Hoffen wir, dass es ein gutes Jahr ohne Angst wird.“

VORGESCHLAGENE LITERATUR:

Gregor Mendel & Pflanzengenetik

Youyou Tu & Artemisinin 

Erzeugung und Auswertung von Dauerreis:

Abschätzung der Variation genetischer Ressourcen in einem Klimawandelszenario: