Molekulare Zellbiologie (Prof. Dr. Peter Nick)

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Interview in Biospektrum

Living is Searching (Springer-Nature 2023)

Sekretariat

• Herr Jochen Krüger, R501, Tel. 0721-608 42142

INSTITUTSSEMINAR

Protoplasma

Die Zeitschrift für Zellbiologie mit der längsten Tradition. mehr...

Wer ist die "wahre" Moringa?

"Superfood" ist ein großer Markt mit oft zweistelligen Wachstumsraten. Eine wohlhabende und alternde Gesellschaft mit hohem Gesundheitsbewusstsein ist bereit, für diese zumeist exotischen Pflanzenprodukte sehr viel Geld auszugeben. Viele dieser Pflanzen werden in ihrer Herkunftsregion medizinisch genutzt - ein zumeist über lange Zeit entstandener kultureller Kontext sorgt dafür, dass sie Nutzen und keinen Schaden bringen. Die Globalisierung führt dazu, dass die Pflanzen von diesem Kontext abgetrennt werden. Dies führt zu Missverständnissen, Verwirrung, aber auch absichtlichen Verfälschungen. Da es für diese Pflanzen bei uns keine Nutzungsgeschichte gibt, sind auch die Behörden überfordert. Der Internethandel sorgt ohnehin dafür, dass viele Produkte unkontrolliert verkauft werden. Seit vielen Jahren arbeiten wir daran, mithilfe einer Sammlung von sorgfältig geprüften Referenzpflanzen und sogenannten genetischen barcodes Methoden zu entwickeln, um die Echtheit solcher Produkte überprüfen zu können. Derzeit haben wir uns Moringa vorgenommen - Grund: von dieser eigentlich aus der indischen Ayurveda stammenden Heilpflanze gibt es verwandte Arten, die in Afrika vorkommen. Die in Europa erzielten Preise sind für afrikanische Standards astronomisch. Daher beginnen immer mehr Kleinbauern, Moringa anzubauen - afrikanische Arten von Moringa wohlgemerkt. Die Wirkung dieser auf deutsch auch als Meerrettichbaum bekannten Heilpflanze beruht auf besonderen Wirkstoffen, den Glucosinolaten. Das Profil dieser Stoffe ist von Art zu Art sehr unterschiedlich, der Grat zwischen Heilung und Schädigung ist sehr gering. Wir haben nun eine PCR-basiert Methode entwickelt, womit man schnell und sicher die "echte" Moringa von solchen Nachahmungsprodukten unterscheiden kann und hoffen, dass dieser Beitrag zur Verbrauchersicherheit bald von den Behörden übernommen wird.

208. Wetters S, Sahi V, Brosche L, Häser, A, Nick P (2024) Monitoring Indian “Superfood” Moringa oleifera Lam. – species-specific PCR-fingerprint-based authentication for more consumer safety. NPJ Science of Food 8, 21 - pdf

PRESSEMELDUNG DES KIT

Der neue "Strasburger"

Vor 127 Jahren begründete Eduard Strasburger das Lehrbuch der Botanik. Jetzt ist die 38. Auflage erschienen - damit ist der Strasburger das Biologielehrbuch mit der längsten Geschichte. Peter Nick steuerte einige 100 Seiten zu den Themen Struktur und Funktion des Pflanzenkörpers und pflanzliche Entwicklung bei. Der "Strasburger" verfolgt den Anspruch, das gesamte Wissen über Pflanzen umfassend, aktuell und dennoch gefiltert darzustellen. Auch wenn es noch nie so einfach war, sich Informationen zu beschaffen, besteht das Problem zunehmend darin, nach relevant und irrelevant zu filtern. Lehrbücher sind also nicht obsolet, sie sind wichtiger denn je. mehr...

FKI

Der Lehrpreis des Landes 2015 ging an Peter Nick and Mathias Gutmann. Mit dem Preisgeld bauten wir das Forum auf, um über die Grenzen von Fakultäten und Disziplinen kontroverse Themen zu hinterfragen und zu diskutieren. Im WS 2024-2025 geht es um Nachhaltigkeit. mehr...

Genom pflanzlicher Delphine entschlüsselt

Als Pflanzen vor etwa einer halben Milliarde Jahren das Land eroberten, mussten sie sich mit einer feindseligen Umgebung auseinandersetzen. Es ist der Erfolg von Landpflanzen, der es anderen Lebensformen ermöglichte, das Wasser zu verlassen. Genetische Veränderungen erhöhten die Resilienz dieser Pflanzen. Genau diese Gene sind jetzt wichtig, wenn wir die Folgen des Klimawandels bewältigen wollen und dafür unsere Landwirtschaft umstellen müssen. Freilich sind eine halbe Milliarde eine sehr lange Zeit und es ist sehr schwierig, Änderungen aufgrund der neuen Lebensweise von solchen zu unterscheiden, die einfach im Laufe dieser langen Zeit aus anderen Gründen entstanden sind. Die Natur hilft uns jedoch mit einer Kuriosität - so wie manche Säugetiere wieder ins Wasser zurückgegangen sind, gibt es auch manche Blütenpflanzen, die amphibisch leben und sowohl im Wasser als auch an Land überleben können. Hierfür bilden sie unterschiedliche Blatt-Typen aus, die sich nicht nur in der Form, sondern auch in ihrer Physiologie unterscheiden. Die Wasser-Wisterie, Hygrophila difformis, ist eine dieser pflanzlichen Delphine und wird derzeit in der Arbeitsgruppe von Dr. Jathish Ponnu in unserer Abteilung als neues Modell für die pflanzliche Stressreaktion entwickelt. Nun ist in einer Zusammenarbeit mit chinesischen Partnern ein Schlüsselpunkt erreicht worden: Das Genom dieser Art wurde entschlüsselt und damit untersucht, welche Gene beim Übergang zwischen Luft und Wasser aktiviert oder abgeschaltet werden.

Veröffentlichung

Li G, Zhao X, Yang J, Hu S, Ponnu J, Kimura S, Hwang I, Torii KU, Hou H. Water wisteria genome reveals environmental adaptation and heterophylly regulation in amphibious plants. Plant Cell Environ. 2024 Jul 30. doi: 10.1111/pce.15050.

Kälteresilienz aus dem Hochschwarzwald

Klimawandel ist mehr als Hitzestress. Die sich auflösenden Jahreszeiten gehen oft mit Frost zur Unzeit einher. Für die Erdbeererzeugung der Mittelmeer-Staaten wird das zunehmend zum Problem. Die Natur hat hier aber Lösungen anzubieten - wir müssen nur ihre Vielfalt erhalten und nutzen. Das war die Idee hinter der Genbank für Wildpflanzen mit Nutzungspotential, das vor über zehn Jahren vom Bundesministerium für Landwirtschaft initiiert wurde. Hier waren wir für den Südwesten Deutschlands zuständig. Im Rahmen des BMBF-Projekts Fragananas, gemeinsam mit Partnern in Ägypten, konnten wir tatsächlich einige "harte Burschen" bei unserer heimischen Wilderdbeere finden und daran die Grundlagen für Kältetoleranz verstehen. Eine besonders potente Variante des Genschalters Cold Box Factor 4 führt zur starken Bildung des Frostschutz-proteins Xero 2. Mithilfe der Metabolomik-Plattform von Dr. Weinert am Max-Rubner-Institut gelang es dann, die Veränderungen im Stoffwechsel zu finden, die für die Kältetoleranz wichtig sind, z.B. eine verstärkte Bildung von Tyrosol, dem Botenstoff Gamma-Aminobuttersäure oder die Bildung der Aminosäure Prolin. Damit lässt sich nun nicht nur die Kältetoleranz von Erdbeersorten vorhersagen, sondern durch Einkreuzung der wilden Gene verbessern.

Veröffentlichung

209. Kanbar A, Weinert CH, Kottutz D, La Th, Abuslima E, Kabil F, Hazman M, Egert B, Trierweiler B, Kulling SE, Nick P (2024) Cold Tolerance of Woodland Strawberry (Fragaria vesca) is linked to Cold Box Factor 4 Cold and the dehydrin Xero2. J Exp Bot, doi.org/10.1093/jxb/erae263 - pdf

Vom Wurzelchip zum Bioherbizid

Pflanzen haben es faustdick hinter den Ohren. Geschätzt eine Million Wirkstoffe kommen nur in Pflanzen vor und haben die Aufgabe, andere Organismen für die Zwecke der Pflanze einzuspannen. Häufig werden dabei zelleigene Signalwege im Zielorganismus manipuliert. Auch wir Menschen sind nicht dagegen gefeit – ob Koffein, Opium oder Cannabis, immer wird unser Nervensystem durch pflanzliche Wirkstoffe ausgetrickst. Einen besonders kuriosen Fall pflanzlicher Manipulation haben wir nun aufgedeckt. Unsere Minzen schlagen Konkurrenten dadurch aus dem Feld, dass sie sie „zu Tode duften“. Warum befördern sich dann selbst nicht in die ewigen Jagdgründe, immerhin sind sie selbst der höchsten Dosis dieser Stoffe ausgesetzt? Am Beispiel der Kräuselminze können wir zeigen, dass der Duftstoff Carvon innerhalb weniger Minuten die Wurzelzellen der Zielpflanze dazu überredet, ihre Mikrotubuli aufzulösen und kurz darauf Selbstmord zu begehen. Verändert man kleine chemische Details an der Struktur von Carvon, verschwindet die Wirkung völlig. Dies zeigt, dass Carvon kein Gift ist, sondern ein manipulatives Signal. Offenbar ist es in der Lage, in der Zielpflanze an einen speziellen Rezeptor zu binden, der ansonsten in die Abwehr gegen Mikroben eingebunden ist. Hier ist es nämlich durchaus sinnvoll, wenn die befallene Zelle sich durch Selbstmord opfert und so den Erreger mit in den Tod reißt, so dass die anderen Zellen geschützt sind. Wir vermuten, dass die Minze ihren eigenen Rezeptor so verändert, dass Carvon nicht binden kann. Signale, die Konkurrenten ausschalten – so etwas hat natürlich viel Potential für die Entwicklung neuer Bioherbizide. Im nächsten Schritt wollen wir nun herausfinden, wer auf dieses Signal hört, also den Rezeptor identifizieren. Diese raffinierte Strategie konnten wir im Rahmen unseres Projekts DialogProTec (Wissenschaftsoffensive von Interreg Oberrhein) in einer interdisziplinären Kooperation mit Partnern am Campus Nord IMT, Université de Strasbourg, dem Institut für biologische Wirkstoffe Kaiserslautern, der Universität Freiburg und dem Forschungsinsitut für biologischen Landbau in Frick aufdecken und im Journal of Experimental Botany veröffentlichen.

Veröffentlichung

210. Hering N, Schmit AC, Herzog E, Corbin LT, Schmidt-Speicher L, Ahrens R, Fauconnier ML, Nick P (2024) Spearmint Targets Microtubules by (−)-Carvone. Hort Res. doi.org/10.1093/hr/uhae151 - pdf