Das Projekt "Teilvorhaben 4: Sicherung von Eschen-Plusbäumen und ihren Nachkommen durch Pfropfung und In-vitro-Kultur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt durchgeführt. Im Rahmen des Verbundvorhabens werden gesunde Eschen gesucht und phänotypisch charakterisiert. Ausgewählte Plusbäume der Esche werden über vegetative Vermehrung und Auspflanzung in einem Klonarchiv gesichert. Saatgut von Plusbäumen wird geerntet und ausgesät. Die Sämlinge werden phänotypisch charakterisiert und für die Anlage einer Nachkommenschaftsprüfung verwendet. Im Bereich der In-vitro-Kultur werden kryokonservierte Eschengenotypen wieder in Mikrovermehrung genommen, um das Protokoll zur Kryokonservierung auf seine Verwendbarkeit als Erhaltungsmethode zu testen.
Das Projekt "Teilvorhaben 8: Innovative RNA Interferenz (RNAi)-vermittelte Bekämpfung von H. fraxineus, dem Erreger des Eschentriebsterbens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RLP AgroScience GmbH durchgeführt. Doppelsträngige (ds)RNA-Moleküle lösen RNA-Silencing, sog. RNA-Interferenz (RNAi), aus. Dies ist ein konservierter Mechanismus, der eine entscheidende Rolle bei Wachstum, Entwicklung, Wirtsabwehr von Pathogene und Transposon-Inaktivierung in Pflanzen, Pilzen und Tieren spielt. Ein wichtiges Merkmal von RNAi ist die Verarbeitung von dsRNA zu kleinen interferierenden RNAs (siRNAs) durch die Aktivität von DICER (Dcr) bzw. in Pflanzen DICER-LIKE Enzymen (DCL). Die siRNAs werden dann in einen RNA-induzierten Silencing-Komplex (RISC) integriert, um den Abbau von komplementärer Ziel-RNA zu steuern. DsRNAs, die extern in Pflanzenzellen eingeschleust werden, werden ebenfalls von DCLs abgebaut, was zur Anhäufung von siRNAs führt, die dann den Abbau homologer RNA (Taget-RNA) bewirken. Da dsRNAs in vitro hergestellt und angewendet werden können, lassen sie sich so entwerfen, dass sie auf eine bestimmte Sequenz abzielen. Somit wird dsRNA mit einer Sequenzhomologie zu einem essentiellen Gen eines Pathogens zur Zerstörung des jeweiligen Transkripts führen, was die Vermehrung und das Überleben des betreffenden Pathogens beeinträchtigt. Wir beabsichtigen daher, dsRNA-Moleküle zu designen, die über Sequenzhomologie lebensnotwendige Gene von H. fraxineus stilllegen, und damit die Infektion zum Stillstand bringen. Aus den Transkriptomdaten, die von uns selbst erzeugt, bzw. die von Konsortialpartnern bereitgestellt werden, können die Sequenzen lebensnotwendiger Gene von H. fraxineus identifiziert werden Diese dsRNA-Moleküle sollen mit der von uns entwickelten Stamminjektion in infizierte Eschensämlinge, die im Rahmen des Verbundes zur Verfügung gestellt werden, eingebracht und ihre Wirksamkeit überprüft werden. Wir konnten bereits zeigen, dass nach Stamminjektion die verwendeten RNA-Moleküle effizient aufgenommen und systemisch in den betreffenden Pflanzen transportiert werden, daher scheint diese Applikationsmethode für die Bekämpfung von H. fraxineus besonders geeignet.
Das Projekt "Teilvorhaben 7: Bekämpfung des Eschentriebsterbens mit Hilfe natürlich vorkommender hypovirulenter Viren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Pflanzenwissenschaften und Mikrobiologie - Molekulare Phytopathologie durchgeführt. Der Erreger Hymenoscyphus fraxineus bedroht den Bestand der heimischen Esche, was Auswirkungen auf die Holzwirtschaft und das ökologische Gleichgewicht in den Beständen verursacht. Neben der Züchtung von toleranten und resistenten Varietäten sind aber auch Möglichkeiten zur direkten Bekämpfung denkbar. So können Viren die Infektiosität von Pilzen herabsetzen, was als Hypovirulenz bezeichnet wird. Ein Hypovirulenz verursachendes Virus ist in Europa bei der Bekämpfung des Erregers des Kastanienrindenkrebses, Cryphonectria parasitica, bereits erfolgreich im Einsatz. Solch ein Gentechnik-freies System kann neben einer direkten Anwendung zur Verminderung von infektiösem Inokulum auch als Agens zur Induktion von Resistenzen auf epigenetischer Basis eingesetzt werden. Durch die Art der viralen Transmission ist eine unkontrollierte Ausbreitung in andere Arten nicht gegeben, wodurch das System auf die Virus-infizierte Art beschränkt bleibt. Ein hypovirulenter Pilzstamm gibt darüber hinaus wertvolle Informationen über die Infektionsmechanismen, die die Daten weiterer Teilprojekte ergänzen. Im beantragten Teilprojekt werden im Ökosystem natürlich vorkommende Viren gesucht, die im Erreger H. fraxineus eine Hypovirulenz auslösen. Die Viren sollen speziell in solchen Pilzisolaten gesucht werden, die von Bäumen mit verringertem Befall isoliert wurden. Um die Chance des Auffindens von Hypovirulenz verursachenden Viren deutlich zu erhöhen, sollen Viren zusätzlich aus verwandten heimischen Arten innerhalb der Familie der Heliotales isoliert werden. Die Vorgehensweise garantiert, dass keine neuen, sondern nur im Ökosystem natürlich vorkommende Erreger eingesetzt werden. Zur Bestimmung von Virus-basierter Hypovirulenz werden Referenzstämme mit bekannter Infektiosität transfiziert. Die Infektiosität wird in einem Biotest an Eschensämlingen in Kooperation mit anderen Teilprojekten bestimmt.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Ätiologie, Diversität und Populationsstruktur von Pilzen in der Rhizosphäre - bodenbürtige Infektionen von H. fraxineus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Biologie, Fachgebiet Ökologie durchgeführt. Die Europäische Esche Fraxinus excelsior wird durch den Schlauchpilz Hymenoscyphus fraxineus in ihrer Existenz bedroht. Neben der typischen Symptomatik des Eschentriebsterbens treten vielerorts vermehrt Stammfußnekrosen auf und intensivieren die Schäden an den betroffenen Bäumen um ein Vielfaches. Zahlreiche andere pilzliche Schaderreger wurden aus Stammfußnekrosen bereits nachgewiesen. Das Ziel des Vorhabens liegt in der eingehenden Erfassung und Identifikation von Pilzarten, die mit den basalen Gewebeschädigungen assoziiert, bzw. in der Rhizosphäre lokalisiert sind. Hierzu werden Holzproben vorwiegend aus den Randbereichen der Stammfußnekrosen entnommen und die darin vorhandenen Pilzarten in Reinkultur isoliert. Von jedem Morphotyp wird DNA extrahiert und analysiert. Das Mykobiom der Rhizosphäre wird mittels Marker-DNA-Sequenzen detektiert. In Voruntersuchungen wurden neben Saprobionten und Endophyten auch eine Reihe von pflanzenpathogenen Pilzarten meist oberflächennah isoliert. In hoher Frequenz traten Botyrosphaeria stevensii und Nectriaceae wie etwa Neonectria punicea und Vertreter des artenreichen Fusarium solani Spezies Komplex auf. Letzterer ist im forstlichen Kontext erst in Grundzügen untersucht und beschrieben worden. Weiterhin soll die inhärente Rolle von H. fraxineus an Stammfußnekrosen sowie der Rhizosphäre erforscht werden. H. fraxineus stellte sich als dominante Komponente des Mykobioms von Stammfußnekrosen heraus. Bis zu sechs H. fraxineus-Stämme wurden bereits vom Antragsteller in einer Nekrose gefunden. H. fraxineus-Stämme sollen deshalb mittels Mikrosatellitendaten ermittelt werden. Die aus der Rhizospäre isolierten Pilzarten sollen in Antagonistenversuchen H. fraxineus gegenübergestellt werden. Schließlich sind die detektierten Pilzarten mit den abiotischen Parametern zu korrelieren. Die genaue Kenntnis der Funktion des Mykobioms des Stammfußes und der Rhizosphäre eröffnet Handlungsmöglichkeiten für die Förderung resistenterer Eschen.
Das Projekt "Teilvorhaben 6: Sekundärmetabolite von H. fraxineus und seiner Antagonisten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Naturstoffe sind chemisch vielfältige Metaboliten und vermitteln oft Interaktionen zwischen Organismen. Hauptziel des Unterprojekts ist die Identifizierung der Sekundärmetaboliten, auf denen die metabolischen Interaktionen zwischen Esche und H. fraxineus beruhen, sowie solche, die in den Interaktionen zwischen dem Pathogen und den konkurrierenden epi- und endophytischen Bakterien und Pilzen involviert sind. Weitere mögliche Virulenzfaktoren des Pathogens H. fraxineus sollen zusätzlich zu den bekannten Phytotoxinen Viridiol und 3,4-Dimethylpentan-4-olid identifiziert werden. Weiterhin soll untersucht werden mit welchen Sekundärmetaboliten H. fraxineus die Zusammensetzung der endophytischen Populationen beeinflusst. Durch Cokultivierung diverser Epi- und Endophyten und H. fraxineus werden weitere Stämme mit inhibitorischem Potenzial gegenüber dem Erreger entdeckt. Isolate, Kulturextrakte und Reinsubstanzen der Epi- und Endophyten werden auf die Hemmung von H. fraxineus und andere antibiotische Aktivitäten getestet. Für in planta Experimente werden Stämme, Extrakte und daraus isolierte Reinsubstanzen TP 3.3 zur Verfügung gestellt. Um Schlüsselverbindungen zu identifizieren, erfolgt zunächst eine Kultivierung und Extrakt-Herstellung der von TP 3.4, 3.5 und 3.9 bereitgestellten Stämme. Anschließend werden Reinsubstanzen mittels diverser chromatographischer Verfahren bioaktivitätsgeleitet isoliert, was eine Identifikation bereits bekannter bzw. Strukturaufklärung neuer Metaboliten mittels Kernresonanzspektroskopie und Massenspektrometrie ermöglicht. Die taxonomische Einordnung antagonistisch wirksamer Stämme und Charakterisierung ihrer Sekundärstoffbildungsprofile erlaubt dabei den Ausschluss von Mykotoxinproduzenten. Dieser ist eine Voraussetzung für die Entwicklung von ausgewählten Stämmen als biologische Kontrollagenzien. Erfolgversprechende antagonistisch wirksame Endophyten werden ferner biotechnologisch optimiert.
Das Projekt "Teilvorhaben 9: Optimierung der Mikrobiota vitaler Eschen-Genotypen zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber H. fraxineus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. - Programmbereich 1 Landschaftsprozesse - Arbeitsgruppe Mikrobielle Biogeochemie durchgeführt. Die Bekämpfung des Eschentriebsterbens erfolgt derzeit durch die Entnahme befallener Bäume, sowie durch die Markierung, Beobachtung und Auslese symptomfreier Einzelbäume zum Aufbau von Samenplantagen mit vitalen Pflanzen. Eine sinnvolle und möglicherweise synergistisch wirkende Ergänzung dieser Maßnahmen besteht in der biologischen Kontrolle der Erkrankung durch mikrobielle Antagonisten, die den Schaderreger direkt hemmen oder durch Konkurrenz unterdrücken. In einem laufenden FNR Projekt (Frax-ProMic) konnten spezifische Bakterien- und Pilzgruppen in der Mikrobiota widerstandsfähiger Eschen nachgewiesen werden. Isolate dieser Taxa stellen erfolgversprechende Kandidaten zur Ausprägung einer Kolonisierungsresistenz dar. Darüber hinaus wurden in vitro antagonistische Isolate mit deutlich wachstumshemmenden Effekten gegenüber H. fraxineus identifiziert. Nach der in planta Prüfung unter Gewächshausbedingungen sollen wirksame antagonistische Isolate und mikrobielle Konsortien zur Verfügung gestellt werden. Ziel des geplanten Projektes ist es, unter Nutzung dieses Materials die Mikrobiota von Eschen im Freiland so zu beeinflussen, dass die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Pathogen erhöht wird. Durch die Verwendung selektierter widerstandsfähiger Eschen-Genotypen (Zusammenarbeit mit dem Verbund FraxGen) soll die Wirkung über synergistische Effekte optimiert werden. Nach der Entwicklung stammspezifischer real-time PCR-Systeme soll die erfolgreiche und langfristige Etablierung der Inokulationsstämme nachgewiesen und auch ihre Wirkung gegenüber dem Pathogen in Abhängigkeit vom Pflanzengenotyp evaluiert werden. In der letzten Projektphase werden die Inokulationsstämme in Samenplantagen zur Etablierung von Eschengenotypen mit hoher Widerstandsfähigkeit gegenüber H. fraxineus eingesetzt.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Grundlagenermittlung und Konzepterstellung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Naturschutzzentrum im Kreis Kleve e.V. durchgeführt. In der rezenten Aue des Niederrheins sind vielerorts Weichholz-Auwälder und Weiden-Gebüsche herangewachsen. Dies ist aus Sicht des Naturschutzes positiv zu bewerten, steht jedoch häufig in Konflikt mit den Erfordernissen der Schifffahrt und des Hochwasserschutzes. Ziel des Projektes ist, vorhandene Auwaldbereiche zu optimieren, sowie Teile der jungen Waldstadien in der Rheinaue in ältere Bestände zu überführen und Bereiche für die Neuentwicklung von Auwäldern zu ermitteln. Das Projekt hat eine Modellfunktion für die Entwicklung von Auwald an ähnlichen Standorten. Dabei soll die Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Institutionen optimiert werden. Aus dieser Zusammenarbeit sollen abgestimmte Empfehlungen für die Pflege und Entwicklung von Flächen entstehen, die im Sinne des Förderschwerpunktes 1 der Wiederherstellung naturverträglich genutzter Auwälder und damit dem Erhalt der biologischen Vielfalt und dem Erhalt und der Entwicklung forstgenetischer Ressourcen dienen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Vitalitätsbewertung von Eschen mit Biomarkern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesbetrieb Forst Brandenburg, Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde durchgeführt. Der Forschungsverbund FraxMon untersucht als Teil des Demonstrationsprojekts zum Erhalt der Gemeinen Esche (Forschungsverbund FraxForFuture) die räumliche und zeitliche Dynamik der Ausbreitung des Eschensterbens (ES) auf unterschiedlichen Beobachtungsebenen (Einzelbaum - Bestand - Region). Retrospektiv soll die Ausbreitung der Erkrankung anhand vorhandener Monitoringdaten untersucht werden (WZE, BWI). Um von punktuellen Daten zu Flächeninformationen zu gelangen, ist ein zweiter Forschungsschwerpunkt auf die Entwicklung und Anwendung von fernerkundungsbasierten Verfahren zur Erfassung des ES ausgerichtet. Über das gesamte Bundesgebiet werden ca. 20 Monitoringflächen mit unterschiedlicher Beobachtungsintensität eingerichtet, die die Basis für den gesamten Forschungsverbund bilden. Auf der Einzelbaumebene werden phänologische, physiologische, biochemische und holzanatomische Parameter untersucht, die die Grundlage für eine Frühindikation für die Befallsdisposition von Eschen bilden.
Das Projekt "Teilvorhaben 8: Untersuchung von Resistenzindikatoren zur Bewertung der Anfälligkeit von Eschen gegenüber dem Eschentriebsterben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Katholische Universität Eichstätt-Ingolstadt, Geographie - Physische Geographie durchgeführt. In der Literatur wird häufig dokumentiert, dass vital und gesund geglaubte Bäume im folgenden Jahr drastische Symptome des ETS zeigen können. Verlässt man sich allein auf optische Indikatoren, ist eine adäquate Auswahl von geeigneten Plusbäumen nicht gesichert. Genetische Resistenzmarker sind bisher nur in geografisch begrenzten Teilen Europas getestet worden. Es hat sich dabei gezeigt, dass regionalen Unterschiede in der Verwendbarkeit dieser Marker eine bedeutende Rolle spielen. Da eine kosten- und arbeitsintensive genetische Beurteilung zudem für ein großflächiges und bundesweites Monitoring eher ungeeignet erscheint, stellt sich die Frage, welche weiteren Indikatoren nützlich sind, um auf eine Anfälligkeit gegenüber dem Eschentriebsterben zu schließen. Ziel des Teilprojekts ist es zu klären, welche Pflanzeneigenschaften (u.a. phänologische Traits, Chlorophyll, Anthocyan, Flavonol, Geschlecht, Pollenviabilität) der Esche sich als Frühindikatoren zur physiologischen Bewertung der Vitalität und Befallsdisposition im Rahmen eines bundesweiten Monitorings eignen. Gleichzeitig wird das Vorhandensein des Pilzes untersucht und die Sporenkonzentration abgeschätzt, um den Infektionsdruck zu überwachen sowie die zeitliche Kopplung zwischen dem Auftreten der Sporen und der phänologischen Phase des Wirtes zu untersuchen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Einfluss von Standortfaktoren auf Stammfußnekrosen - Ätiologie, Diversität und Populationsstruktur von assoziierten Pilzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt durchgeführt. Eine wichtige Rolle bei der Mortalität von Eschen spielen Stammfußnekrosen. Sie treten häufig bei an Eschentriebsterben erkrankten Bäumen auf. Die Ätiologie der Stammfußnekrosen ist bis heute nicht vollständig geklärt. Auch der Erreger H. fraxineus selbst, kann sie primär verursachen. Deshalb ist das Ziel des Teilvorhabens 4.1, die Ursache der Stammfußnekrosen an Eschen zu klären und den Einfluss von Standortsfaktoren auf deren Entstehung zu quantifizieren. Dazu sollen auf den Untersuchungsflächen standörtliche Gegebenheiten und das Vorkommen von Stammfußnekrosen untersucht werden. Um die Standorte zu charakterisieren werden schon vorhandene WZE/ BZE-Daten akquiriert und ausgewertet, ebenso wird die Aufnahme von Standörtlichen Parametern ein Aspekt in der Untersuchung auf In-tensivmonitoringflächen sein. FraxCollar ist direktes Bindeglied zum Unterbund 2 FraxMon da ein Projektmitarbeiter in beiden Unterverbünden in Personalunion forscht. Auf den Untersuchungsflächen werden die Stammfußnekrosen kartiert und ihr Ausmaß (Größe, Tiefe) erfasst sowie die Eschen in Schadstufen des Erkrankungsprozesses eingeteilt. Von den Nekrosen werden Proben geworben und im mykologischen Labor untersucht, d.h. es werden aus den Randbereichen der Nekrosen Pilze aus dem Holz isoliert. Diese Pilze (H. fraxineus und andere assoziierte Pilze der Stammfußnekrosen) werden DNA- und morphologisch gestützt identifiziert und hinsichtlich ihrer ökologischen Funktion charakterisiert. H. fraxineus-Stämme, Endophyten, sekundäre Schaderreger und potentielle Antagonisten werden an andere Teilvorhaben/Verbünde weitergegeben. Forschungsergebnisse münden in Empfehlungen für die forstliche Praxis ein. Zusätzlich hat das TV4.1 die Koordination des Unterverbundes 4, koordiniert die Probennahmen für alle anderen Teilvorhaben im Unterverbund FraxPath und übernimmt den fachlichen Austausch mit FraxForFuture sowie FraDiv.
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