Aktuelle Pressemeldungen

Wirkstoff gegen Mikrotubuli aus TCM Pflanze identifiziert

Der Färberwaid, auch Deutscher Indigo genannt, wird in der Traditionellen Chinesischen Medizin unter dem Namen Ban Lan Gen genutzt. Derzeit steht er im Rampenlicht, weil er Covid-Symptome deutlich lindern kann. In einer Kooperation mit Chemikern in der Schweiz gelang es uns, den Wirkstoff Glucobrassicin zu identifizieren, der Mikrotubuli in pflanzlichen und tierischen Zellen abbaut. Da der Covid Virus die Mikrotubuli der Wirtszelle für sein eigenes Fortkommen missbraucht, könnte das der Grund für die therapeutische Wirkung von Ban Lan Gen sein. Die Arbeit wurde nun im Journal for Integrative Plant Biology angenommen und wird dort sogar auf der Titelseite gewürdigt. mehr...

Bioökonomie-Alternative für Phosphatdüngung

Was war die Frage hinter dieser Arbeit? Bio-Ökonomie strebt eine Wirtschaftsform an, die in Kreisläufen arbeitet und so nachhaltig ist. Davon sind wir noch weit entfernt, nicht nur in der Industrie, sondern auch in der Landwirtschaft. Wir setzen Mineraldünger ein – Nitrat muss unter hohem Energieaufwand über das Haber-Bosch-Verfahren aus Luftstickstoff hergestellt werden, Phosphorsalze werden in Minen gefördert, die in wenigen Jahrzehnten erschöpft sein werden und die zudem in politisch problematischen Ländern wie Syrien oder Saudi Arabien liegen, von denen man sich besser nicht zu abhängig machen sollte.

Wie sind wir die Frage angegangen? Nachdem es unserem Mitarbeiter Dr. Adnan Kanbar gelungen ist, im Botanischen Garten des KIT eine neue Sorte der Mohrenhirse (Sorghum bicolor) zu züchten, die unter unseren Klimabedingungen gedeiht und aufgrund ihres hohen Zuckergehalts für die Erzeugung von Bioethanol geeignet ist (Zur Pressemeldung des KIT), ging es nun darum, den Kreislauf zu schließen. In einem vom Bereich I geförderten Gemeinschaftsprojekt mit Prof. Stapf (Institut für Technische Chemie, Campus Nord) wurde untersuchen, ob die Mohrenhirse auf mageren Böden ohne Phosphor gedeihen kann.

Was kam heraus? Tatsächlich konnten wir zeigen, dass Sorghum bicolor in der Lage ist, unter Mangelbedingungen (wie sie auf Grenzertragsflächen vorkommen) ein größeres Wurzelsystem zu bilden und Gene für Phosphattransporter zu aktivieren, so dass aus dem Boden gebundener Phosphor, aber auch Silicat losgelöst und in der Pflanze angereichert werden. Wenn man nach Abtrennung des Zuckers die Reste unter niedriger Temperatur zu Biokohle verarbeitet, kann man so mineralische Phosphatdüngung ersetzen.

Veröffentlichung 170. Kanbar A, Mirzai M, Abuslima E, Flubacher N, Eghbalian R, Eiche E, Garbev K, Bergfeldt B, Ullrich A, Leibold H, Müller M, Mokry M, Stapf D, Nick P (2021) Starve to Sustain – An Ancient Syrian Landrace of Sorghum as Tool for Phosphorous Bioeconomy? Int J Mol Biol 22, 9312 - pdf

Metabolisches LEGO mit dem Chip

Was war die Frage hinter dieser Arbeit? Leben ist Kommunikation. Die Zellen eines Organismus, aber auch verschiedene Organismen stehen in fortwährendem Austausch miteinander. Nur so kann sich Leben ohne einen Big Boss selbst organisieren. Die elektrische Kommunikation unserer Nervenzellen ist uns vertraut - der Löwenanteil der zellulären Kommunikation geschieht jedoch auf chemischem Wege. Da wird verhandelt, aber auch betrogen, aus dem Kontext gerissen und geantwortet. Können wir diesem chemischen Dialog zuhören und ihn vielleicht eines Tages sogar steuern?

Wie sind wir die Frage angegangen? Gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Guber am Institut für Mikrostrukturtechnologie am Campus Nord haben wir über die Jahre hinweg einen Mikrofluidikchip für Pflanzenzellen entwickelt. Damit lassen sich verschiedene Zellen gemeinsam kultivieren, so dass chemische Kommunikation möglich wird, obwohl die Abstandsregeln strikt eingehalten werden.

Was kam heraus? In unserer neuen Arbeit untersuchen wir nun exemplarisch, was man mit diesem modularen Chip-System anfangen kann. Wir zeigen, dass einsame Pflanzenzellen sich nicht mehr teilen, aber mithilfe des Chips wieder zur Teilung angeregt werden, wenn sie über den mikrofluidischen Strom die Gegenwart anderer Zellen wahrnehmen (Quorum Sensing). Wir zeigen weiterhin, dass man mit dem Chip studieren kann, wie Pilze, die mit dem Esca Syndrom zusammenhängen (einer Rebkrankheit, die infolged des Klimawandels immer bedrohlicher wird) in Antwort auf Pflanzenzellen Toxine abgeben. In einer dritten Anwendung spielen wir dann metabolisches LEGO und bringen zwei unterschiedliche Zell-Linien aus der Medizinalpflanze Catharanthus roseus dazu, gemeinsam, in einer Art chemischer Teamarbeit, Vindolin zu produzieren, den unmittelbaren Vorläufer der wertvollen Anti-Tumorstoffe Vinblastin und Vincristin. Der Chip ist ein wichtiger Meilenstein bei unserem Interreg-Projekt DialogProTec.

Veröffentlichung 166. Finkbeiner T, Manz C, Raorane M, Metzger C, Schmidt-Speicher L, Shen N, Ahrens R, Maisch J, Nick P, Guber A (2021) A modular microfluidic bioreactor to investigate plant cell-cell interactions. Protoplasma, https://doi.org/10.1007/s00709-021-01650-0 - pdf

zur Pressemeldung des KIT...