Das Projekt "Teilvorhaben 3: Bergmischwald in Sachsen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Staatsbetrieb Sachsenforst durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, Bestände für die Produktion von klimatolerantem, heimischem Vermehrungsgut der Baumarten Fichte, Buche und Tanne zu identifizieren. Die Identifikation von geeigneten nach FoVG zugelassenen Erntebeständen kommt der Forstpraxis zugute. Das Projektgebiet umfasst die Bundesländer Bayern, Baden-Württemberg, Sachsen und Thüringen. In diesem Bereich wird gezielt nach Baumpopulationen und daraus gewonnen Forstpflanzen geforscht, die ein hohes Anpassungspotenzial im Klimawandel aufweisen. Die fünf kooperierenden Antragsteller (Bayerisches Amt für forstliche Saat- und Pflanzenzucht (ASP), die TU München, Staatsbetrieb Sachsenforst - Referat Forstgenetik/Forstpflanzenzüchtung (SBS), die 1275 - Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg und das Forstliche Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha wählen hierzu einen interdisziplinären Ansatz: Es werden Standortsinformation in die ökologischen Nischenmodelle integriert und der in die Zukunft projizierte Einfluss des Klimawandels auf die Saatguterntebestände von Buche, Fichte und Tanne ermittelt. Deren Resilienz gegenüber Klimaextremen wird über vier definierte ökologische Straten retrospektiv erforscht (z.B. mittels Dendroökologie). Hierdurch werden Aussagen zu Adaptionsreaktionen von Erntebeständen und unmittelbaren Nachkommen möglich. Dieser Forschungsansatz ist einmalig und erlaubt weitreichende Rückschlüsse auf die Anpassungsfähigkeit der untersuchten Baumarten auf die Veränderung relevanter klimatischer Parameter. Die in diesem Ansatz identifizierten Saatguterntebestände können gezielt zur Produktion von klimatolerantem Saatgut für die Forstpraxis genutzt werden. Die Ergebnisse insbes. der ökophysiologischen Studien können mittelfristig auch in die gezielte Neuzulassung von Saatguterntebeständen in den sog. Grenzbereichen münden. Mit Hilfe der Nischenmodelle werden zudem Suchkulissen für künftige Transferstudien erstellt, als Grundlage für gezielte Klimawandel-Anpassungs-Feldversuche.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Bergmischwald in Bayern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Waldwachstumskunde durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, Bestände für die Produktion von klimatolerantem, heimischem Vermehrungsgut der Baumarten Fichte, Buche und Tanne zu identifizieren. Die Identifikation von geeigneten nach FoVG zugelassenen Erntebeständen kommt der Forstpraxis zugute. Das Projektgebiet umfasst die Bundesländer Bayern, Baden-Württemberg, Sachsen und Thüringen. In diesem Bereich wird gezielt nach Baumpopulationen und daraus gewonnen Forstpflanzen geforscht, die ein hohes Anpassungspotenzial im Klimawandel aufweisen. Die fünf kooperierenden Antragsteller (Bayerisches Amt für forstliche Saat- und Pflanzenzucht (ASP), die TU München, Staatsbetrieb Sachsenforst - Referat Forstgenetik/Forstpflanzenzüchtung (SBS), die 1275 - Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg und das Forstliche Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha wählen hierzu einen interdisziplinären Ansatz: Es werden Standortsinformation in die ökologischen Nischenmodelle integriert und der in die Zukunft projizierte Einfluss des Klimawandels auf die Saatguterntebestände von Buche, Fichte und Tanne ermittelt. Deren Resilienz gegenüber Klimaextremen wird über vier definierte ökologische Straten retrospektiv erforscht (z.B. mittels Dendroökologie). Hierdurch werden Aussagen zu Adaptionsreaktionen von Erntebeständen und unmittelbaren Nachkommen möglich. Dieser Forschungsansatz ist einmalig und erlaubt weitreichende Rückschlüsse auf die Anpassungsfähigkeit der untersuchten Baumarten auf die Veränderung relevanter klimatischer Parameter. Die in diesem Ansatz identifizierten Saatguterntebestände können gezielt zur Produktion von klimatolerantem Saatgut für die Forstpraxis genutzt werden. Die Ergebnisse insbes. der ökophysiologischen Studien können mittelfristig auch in die gezielte Neuzulassung von Saatguterntebeständen in den sog. Grenzbereichen münden. Mit Hilfe der Nischenmodelle werden zudem Suchkulissen für künftige Transferstudien erstellt, als Grundlage für gezielte Klimawandel-Anpassungs-Feldversuche.
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 4: Bergmischwald in Thüringen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ThüringenForst - Anstalt öffentlichen Rechts - Forstliches Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, Bestände für die Produktion von klimatolerantem, heimischem Vermehrungsgut der Baumarten Fichte, Buche und Tanne zu identifizieren. Die Identifikation von geeigneten nach FoVG zugelassenen Erntebeständen kommt der Forstpraxis zugute. Das Projektgebiet umfasst die Bundesländer Bayern, Baden-Württemberg, Sachsen und Thüringen. In diesem Bereich wird gezielt nach Baumpopulationen und daraus gewonnen Forstpflanzen geforscht, die ein hohes Anpassungspotenzial im Klimawandel aufweisen. Die fünf kooperierenden Antragsteller (Bayerisches Amt für forstliche Saat- und Pflanzenzucht (ASP), die TU München, Staatsbetrieb Sachsenforst - Referat Forstgenetik/Forstpflanzenzüchtung (SBS), die 1275 - Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg und das Forstliche Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha wählen hierzu einen interdisziplinären Ansatz: Es werden Standortsinformation in die ökologischen Nischenmodelle integriert und der in die Zukunft projizierte Einfluss des Klimawandels auf die Saatguterntebestände von Buche, Fichte und Tanne ermittelt. Deren Resilienz gegenüber Klimaextremen wird über vier definierte ökologische Straten retrospektiv erforscht (z.B. mittels Dendroökologie). Hierdurch werden Aussagen zu Adaptionsreaktionen von Erntebeständen und unmittelbaren Nachkommen möglich. Dieser Forschungsansatz ist einmalig und erlaubt weitreichende Rückschlüsse auf die Anpassungsfähigkeit der untersuchten Baumarten auf die Veränderung relevanter klimatischer Parameter. Die in diesem Ansatz identifizierten Saatguterntebestände können gezielt zur Produktion von klimatolerantem Saatgut für die Forstpraxis genutzt werden. Die Ergebnisse insbes. der ökophysiologischen Studien können mittelfristig auch in die gezielte Neuzulassung von Saatguterntebeständen in den sog. Grenzbereichen münden. Mit Hilfe der Nischenmodelle werden zudem Suchkulissen für künftige Transferstudien erstellt, als Grundlage für gezielte Klimawandel-Anpassungs-Feldversuche.
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 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Amt für Waldgenetik (AWG) durchgeführt. Nachhaltige Holzproduktion beginnt mit dem Saat- und Pflanzgut, das in den Wald gebracht wird. Mit dem Projekt 'AdaptForClim' werden Grundlagen und Strategien zur Bereitstellung von hochwertigem und anpassungsfähigem forstlichem Vermehrungsgut erarbeitet, um den Waldbesitzern ökonomisch und ökologisch interessante Alternativen zu herkömmlichem Forstvermehrungsgut im Klimawandel anbieten zu können. Dies beinhaltet sowohl eine breite genetische Diversität, um auf Änderungen im Klimawandel adäquat reagieren zu können, aber auch entsprechende Erbanlagen, die ein überdurchschnittliches Wachstum, gute Qualitätseigenschaften und eine hohe Widerstandskraft gegenüber Witterungsextremen garantieren. Die Steigerung der Wuchsleistung trägt zu einer Erhöhung der CO2-Bindung bei, während die Qualitätserhöhung Voraussetzung dafür ist, dass das Holz ein- oder mehrmalig stofflich genutzt wird, bevor es der energetischen Nutzung zugeführt wird (Kaskadennutzung). Das Vorhaben baut auf den im Verbundprojekt 'FitForClim' vermehrten Plusbäumen auf. Diese sollen langfristig in Klonarchiven gesichert werden, als Grundlage für den späteren Aufbau hochwertiger Samenplantagen. Der Forstpflanzenzüchtung in Deutschland werden so 4.200 Plusbäume, verteilt über die Baumarten Douglasie, Fichte, Kiefer, Lärchen, Eichen und Bergahorn, für zukünftige Züchtungsarbeiten bereitgestellt. Arbeiten im Teilprojekt 1: AP 1: Koordination des Gesamtvorhabens und des Teilprojektes 1 AP 2: Aufbau von Klonarchiven und Zweitsicherung AP 3: Konzeption Neuanlage von Versuchsflächen zur Realisierung der Züchtungsstrategie AP 4: Anlage einer Nachkommenschaftsprüfung Douglasie AP 5: Konzeption des Aufbaus von Samenplantagen unter Berücksichtigung der genetischen Diversität AP 6: Umwandlung von Fichten-Klonprüfungen in Saatguterntebestände AP 7: Anlage einer Vergleichsprüfung von Eichen-Nachkommenschaften AP 8: Bereitstellung von Material für physiologische Untersuchungen an Plusbaumpfropflingen.
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 2: Assoziation von phänotypischer und genetischer Variation bei der Buche und in einem Eichen-Herkunftsversuch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-niversität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Forstgenetik und Forstpflanzenzüchtung durchgeführt. Waldökosysteme haben neben anderen Funktionen wie dem Erhalt der Biodiversität und der Produktion des Rohstoffs Holz eine besondere Bedeutung als Kohlenstoffsenke. Diese Senkenfunktion ist abhängig von der Zusammensetzung und Vitalität der Wälder. Als Konsequenz des Klimawandels wird für Deutschland eine Abnahme des Flächenanteils und der Produktivität von Rotbuche und ein Anstieg des Flächenanteils von Eichen prognostiziert. Um das CO2-Senkenpotenzial von Buchen- und Eichenlaubwaldökosystemen in Deutschland zu erhalten bzw. zu stärken, ist es erforderlich trockenheitsangepasste Ökotypen und Individuen zu identifizieren und unter Erhalt genetischer Vielfalt gezielt fördern zu können. Zu diesem Zweck sollen in diesem Projekt validierte genetische Marker für Trockenstresstoleranz von Rotbuche und Trauben-Eiche entwickelt werden. Mit Hilfe genomweiter Assoziationsstudien mit natürlichen Populationen von Buche und Trauben-Eiche aus West-Rumänien werden signifikante Assoziationen zwischen phänotypischen Trockenstressmerkmalen und Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) getestet werden. Natürliche Populationen entlang von standörtlichen Trockenheitsgradienten in West-Rumänien sind für diesen Ansatz besonders geeignet, weil das gegenwärtige Klima dort den klimatischen Bedingungen stark ähnelt, die in Deutschland in etwa 50 Jahren zu erwarten sind. Zusätzlich sollen mit dem gleichen methodischen Ansatz vergleichende Analysen in Eichen-Herkunftsversuchen in Deutschland durchgeführt werden. Ergänzend werden Trockenstressexperimente mit kontrollierter Bodenwasserverfügbarkeit mit Jungpflanzen von Buche und Trauben-Eiche durchgeführt und auf signifikante Assoziationen zwischen SNPs und Trockenstressmerkmalen getestet. Durch die Untersuchung unterschiedlicher Herkünfte und Populationen beider Arten können validierte genetische Marker für Trockenstressreaktionen beider Arten entwickelt werden. Diese Marker können dann eingesetzt werden, um Bäume und Ökotypen mit hoher Vitalität unter zukünftigen klimatischen Bedingungen in Deutschland zu identifizieren.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Auswahl von Herkunftsversuchen und Anzucht von Versuchsmaterial" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt durchgeführt. Waldökosysteme haben neben anderen Funktionen wie der Produktion des Rohstoffs Holz eine besondere Bedeutung als Kohlenstoffsenke. Diese Senkenfunktion ist abhängig von der Zusammensetzung und Vitalität der Wälder. Als Konsequenz des Klimawandels wird für Deutschland eine Abnahme des Flächenateils und der Produktivität von Rotbuche und ein Anstieg der Fläche von Eichen prognostiziert. Um das CO2-Senkenpotenzial von Buchen- und Eichenlaubwaldökosystemen in Deutschland zu stärken, ist es erforderlich trockenheitsangepasste Ökotypen und Individuen zu identifizieren und unter Erhalt genetischer Vielfalt gezielt fördern zu können. Zu diesem Zweck sollen in diesem Projekt validierte genetische Marker für Trockenstresstoleranz von Rotbuche und Trauben-Eiche entwickelt werden. Mit Hilfe transkriptomweiter Assoziationsstudien mit Populationen von Buche und Trauben-Eiche aus West-Rumänien werden signifikante Assoziationen zwischen phänotypischen Trockenstressmerkmalen und Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) getestet werden. Natürliche Populationen entlang von Trockenheitsgradienten in West-Rumänien sind für diesen Ansatz besonders geeignet, weil das gegenwärtige Klima dort den klimatischen Bedingungen stark ähnelt, die in Deutschland in etwa 50 Jahren zu erwarten sind. Zusätzlich sollen mit dem gleichen methodischen Ansatz vergleichende Analysen in Eichen-Herkunftsversuchen in Deutschland durchgeführt werden. Ergänzend werden Trockenstressexperimente mit kontrollierter Bodenwasserverfügbarkeit mit Jungpflanzen von Buche und Trauben-Eiche durchgeführt und auf signifikante Assoziationen zwischen SNPs und Trockenstressmerkmalen getestet. Durch die Untersuchung unterschiedlicher Herkünfte und Populationen beider Arten können validierte genetische Marker für Trockenstressreaktionen beider Arten entwickelt werden. Diese Marker können dann eingesetzt werden, um Bäume und Ökotypen mit hoher Vitalität unter zukünftigen klimatischen Bedingungen in Deutschland zu identifizieren.
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