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Mohrenfalter durch Klimawandel bedroht

Schmetterlingsforscher Prof. Dr. Thomas Schmitt vom Senckenberg Forschungsinstitut in Müncheberg hat gemeinsam mit deutschen Kollegen die zukünftigen Verbreitungsgebiete der europäischen Schmetterlingsart Erebia manto modelliert. Insgesamt 1306 Exemplare des 3 bis 5 Zentimeter großen Falters aus 36 Populationen im gesamten Verbreitungsgebiet gesammelt und genetisch untersucht. Die Wissenschaftler kommen zu dem Schluss, dass der Tagfalter in Teilen Europas durch die globale Erwärmung nicht überleben wird. Die Studie ist kürzlich im renommierten Fachjournal „Global Change Biology“ erschienen. Innerhalb von Arten kann es durch Mutation, Hybridisierung (Vermischung verschiedener Gruppen) und Selektion im Laufe der Evolution zur genetischen Differenzierung kommen. Dabei können sich in unterschiedlichen Regionen verschiedene genetische Varianten entwickeln. Genetische Ungleichheiten zwischen Populationen reflektieren somit Selektionsprozesse und Genflüsse in der Vergangenheit. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass alle drei Schmetterlingspopulationen sich seit mehr als einem Warmzeit-Kaltzeit-Zyklus unabhängig voneinander und von der vierten großen Gruppe in den Alpen entwickelt haben. Aussterbeprozesse in Kaltzeiten wechselten sich dabei in den Hochlagen aller Gebirge mit Wiederbesiedlungsphasen in Warmzeiten ab. Genau diese Differenzierung wird den Faltern nun zum Verhängnis. Eine große Variationsbreite im Genpool einer Population sorgt auch für eine große Anpassungsfähigkeit, bei isolierten Populationen fehlt genau diese und sie können sich deutlich schlechter an Veränderungen angleichen. Gerade die heute einzigartigen Populationen mit dem abweichenden Genpool sind die zukünftig bedrohten Falter. „Wir haben verschiedenen Klimamodelle mit Verbreitungsgebieten der Schmetterlinge durchgerechnet“, erzählt Schmitt. Während in den Alpen die Populationen voraussichtlich nur schrumpfen werden, wird es in den Vogesen zukünftig wohl keine Gelbgefleckten Mohrenfalter mehr geben.

Die Quappe im Rheingebiet - ein verborgener Fisch kehrt in Fluss und Stillwasser zurück

Das Projekt "Die Quappe im Rheingebiet - ein verborgener Fisch kehrt in Fluss und Stillwasser zurück" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wasserlauf - Stiftung für Gewässerschutz & Wanderfische Nordrhein-Westfalen durchgeführt. Die Quappe ist eine historisch in Fließ- und vernetzten Stillgewässern deutschlandweit verbreitete, winterlaichende Fischart, die zwischen Salz- und Süßwasser wandert (potamodrom). Sie hat damit eine Indikatorfunktion für vernetzte Fließgewässer samt intakter Auen und guter Wasserqualität. Die Art ist in Nordrhein-Westfalen vom Aussterben bedroht und in angrenzenden Bundesländern gefährdet bzw. stark gefährdet. Es gibt in NRW noch eine kleine Restpopulation im Einzugsgebiet der Lippe, die sich in einem lokalen Erhaltungsprogramm befindet und die sich laut eines genetischen Gutachtens der BLE als zoogeografisch adäquate Spenderpopulation für eine Ausbreitung eignet. Diese Spenderpopulation soll genutzt werden, um Pilotmaßnahmen in Form von Nachzucht und Besatz zur aktiven Ausbreitung und weiteren Absicherung des Genpools zu ergreifen. Der Bedarf besteht, da im Rheineinzugsgebiet ansonsten kaum Quappenpopulationen erhalten sind und zudem infolge wasserbaulicher Restriktionen eine natürliche Ausbreitung längerfristig behindert wird. Die Maßnahmenumsetzung findet in ausgewählten Pilot-Habitaten des Rheinhauptstroms, in Seitengewässern und in wiederhergestellten Auenbereichen sowie großen renaturierten Abgrabungsseen und Talsperren als Ersatzbiotop statt. Begleitend findet eine ökologische Erfolgskontrolle statt. Mittelfristig soll ein bundesweites Erhaltungsprogramm für die Quappe erarbeitet werden, an dem alle vier Bundesländer am deutschen Abschnitt des Rheins beteiligt sind. Hierzu werden regelmäßige Fachtreffen der vier Rhein-Bundesländer organisiert. Neben Nachzucht und Besatz sollen an ausgewählten Besatzorten habitatverbessernde Maßnahmen zur Erhöhung der Strukturvielfalt und zum besseren Schutz der Jungquappen umgesetzt werden. Maßnahmen der Umweltbildung inklusive Patenschaften für Schulklassen und Begleitforschung zur Interaktion mit invasiven Arten (v.a. Grundeln) und weiteren sympatrischen Arten runden das Arbeitsprogramm ab.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau Großbeeren,Erfurt e.V., Abteilung Pflanzengesundheit durchgeführt. Qualitätsmängel der Kartoffel infolge eines Befalls mit Rhizoctonia solani gehören zu den häufigsten Ursachen für eine Ablehnung von Produktionschargen durch den Handel und die Verarbeitungsindustrie. Die unzureichende Wirksamkeit von verfügbaren Bekämpfungsmaßnahmen erfordert die Entwicklung neuer Strategien. Der Anbau von resistenten Sorten ist eine wirksame Bekämpfungsmaßnahme, doch gibt es keine Informationen zur Resistenz gegen R. solani in marktfähigen Sorten/Genpool, da dieses Merkmal in der Züchtung aufgrund fehlender Testverfahren nur indirekt berücksichtigt wurde. Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Resistenzprüfmethode, deren Bereitstellung der Züchtung erstmals erlaubt, das Resistenzpotential in marktfähigen Sorten bzw. im Genpool der Kartoffel gegenüber R. solani zu prüfen. Dazu sollen Merkmale der Kartoffel aufgefunden werden, die mit dem Merkmal Resistenz im Feld korrelieren und so ein Screening von Sorten auf Rhizoctonia-Resistenz in kurzer Zeit erlauben, um dieses Merkmal in zukünftige Züchtungsprogramme aufzunehmen. Angestrebt wird auch die Prüfung einer nicht chemischen Bekämpfungsmethode. Erarbeitet wird eine Applikationsstrategie für einen pilzlichen Antagonisten zur Unterdrückung des Inokulums von R. solani im Feld. Geprüft wird auch, ob durch Behandlung der Knollen mit dem Antagonisten nach der Ernte der Entwicklung von Sklerotien im Lager entgegen gewirkt werden kann, um das Primärinfektionspotential zu reduzieren.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) durchgeführt. In dem hier vorgestellten Projekt sollen Wild- und Kulturarten der Gattung Allium sowie ihre Hybriden, die einem Vorgängerprojekt als hinsichtlich ihrer Inhaltsstoffe als besonders wertvoll ermittelt worden waren, in vitro massenvermehrt werden, damit ausreichend Biomasse für die Stoffextraktion zur Verfügung steht. Aus dem Genpool der besonders interessanten Wildarten sollen leistungsfähige Einzelpflanzen ausgelesen, in die In-vitro-Kultur genommen und ebenfalls massenvermehrt werden. Nach der Produktion großer In-vitro-Klone wird das Material in den Feldanbau überführt, damit es der biochemischen Verarbeitung zugeführt werden kann. Der Anbau des neuartigen Materials dient als Pilotanbau zur letztendlichen agrotechnischen Optimierung.

Entwicklung und Einsatz von Schnelltests zum Nachweis mykorrhizierter Pflanzen

Das Projekt "Entwicklung und Einsatz von Schnelltests zum Nachweis mykorrhizierter Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Amykor GmbH durchgeführt. Auf der Basis der Sensortechnik von Schwingquarzen wurde eine schnelle und robuste Prinziplösung für ein Messverfahren zum Nachweis und zur genauen taxonomischen Bestimmung arbuskulärer Mykorrhizapilze (AMP) an Pflanzenwurzeln und von Mykorrhiza im Boden zu entwickelt. Dazu wurden VA-Mykorrhiza-Stämme aus internationalen Stammsammlungen bezogen, mit Pflanzen in Labor und Gewächshaus kultiviert und vermehrt. Nach morphologischer Prüfung erfolgte die Anlage einer eigenen Stammsammlung als 'Genbank' für alle Projektpartner. Ergänzt wurde diese Stammsammlung durch die Isolation und Kultivierung von Wildstämmen aus nationalen und internationalen Bodenproben. Diese Wildstammisolate wurden in konventionellen Kulturen vermehrt. Durch die Entwicklung einer Methode zur Kultivierung von Einzelsporen konnten reine Stämme erhalten werden, die morphologisch überprüft wurden. Mit der Einzelsporenkultur steht ein Pflanzenwurzel-Pilz-System in-vivo zur Verfügung, das nur zwei verschiedene DNAs aufweist (Pflanzen-DNA, Sporen-DNA aller Sporen). So kann die Zahl der Messungen mit Sporen aus in-vivo-Anzucht statistisch abgesichert werden. Es wurde die Methodik einer in-vitro-Kultivierung von Glomusarten entwickelt mit umfangreichen Arbeiten zur Kulturmedienoptimierung und Kulturführung, sowie Oberflächendesinfektion für mykorrhizierte Pflanzenwurzeln und VAM-Pilzsporen, die das Auskeimen der Mykorrhizapilze ermöglichen. Zur molekularbiologischen Charakterisierung verschiedener VAM-Sporen von Glomus species zur Artenbestimmung wurden Leistungen erbracht. Es wurde die PCR-Methodik für Glomus intraradices angepasst und etabliert. Die Entwicklung der Extraktionsmethode der DNA aus Pflanzenwurzeln war die Voraussetzung, PCR und DNA-Sensor als analytische Methoden vergleichend parallel einzusetzen.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Pflanzenschutz im Ackerbau und Grünland durchgeführt. Qualitätsmängel der Kartoffel infolge eines Befalls mit Rhizoctonia solani gehören zu den häufigsten Ursachen für eine Ablehnung von Produktionschargen durch den Handel und die Verarbeitungsindustrie. Die unzureichende Wirksamkeit von verfügbaren Bekämpfungsmaßnahmen erfordert die Entwicklung neuer Strategien. Der Anbau von resistenten Sorten ist eine wirksame Bekämpfungsmaßnahme, doch gibt es keine Informationen zur Resistenz gegen R. solani in marktfähigen Sorten/Genpool, da dieses Merkmal in der Züchtung aufgrund fehlender Testverfahren nur indirekt berücksichtigt wurde. Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Resistenzprüfmethode, deren Bereitstellung der Züchtung erstmals erlaubt, das Resistenzpotential in marktfähigen Sorten bzw. im Genpool der Kartoffel gegenüber R. solani zu prüfen. Dazu sollen Merkmale der Kartoffel aufgefunden werden, die mit dem Merkmal Resistenz im Feld korrelieren und so ein Screening von Sorten auf Rhizoctonia-Resistenz in kurzer Zeit erlauben, um dieses Merkmal in zukünftige Züchtungsprogramme aufzunehmen. Angestrebt wird auch die Prüfung einer nicht chemischen Bekämpfungsmethode. Erarbeitet wird eine Applikationsstrategie für den Antagonisten Trichoderma artroviride zur Unterdrückung des Inokulums von R. solani im Feld. Geprüft wird auch, ob durch Behandlung der Knollen mit dem Antagonisten nach der Ernte der Entwicklung von Sklerotien im Lager entgegen gewirkt werden kann, um das Primärinfektionspotential zu reduzieren.

Allele mining in wild barley: finding new exotic genes which control flowering time in the barley nested association mapping (NAM) population HEB-25

Das Projekt "Allele mining in wild barley: finding new exotic genes which control flowering time in the barley nested association mapping (NAM) population HEB-25" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. The nested association mapping (NAM) design was recently implemented in maize to tap into the wealth of genetic diversity which is available for modern crop species. A major first application of the NAM design was reported by Buckler et al. (2009), who dissected the genetic architecture of flowering time (FTi) into quantitative trait loci (QTLs) using a set of 5,000 maize NAM lines. During the course of the project, we aim to use the NAM design to explore the genetic diversity for FTi in wild barley. For this, we have developed the barley NAM population HEB-25, consisting of 1,500 BC1S3 lines. HEB-25 originates from crosses of the barley cultivar 'Barke' with 25 highly divergent wild barley accessions. For genetic characterization, the NAM population will be genotyped with 9,000 Infinium SNPs plus selected candidate genes with known function in FTi control. For phenotypic characterization, the HEB-25 lines will be grown in greenhouses and in the field where life history traits will be recorded manually. Simultaneously, we plan to develop an automatic, non-invasive, high-throughput system to measure FTi behavior. We aim to overcome the limitations of manual phenotyping by automatic data acquisition and interpretation based on 3D image analysis techniques in high temporal resolution. We expect that the techniques developed will also substantially advance high-throughput phenotyping in general. After genotype and phenotype data have been collected, both data sets will be joined in order to carry out an association genetics screen to localize new wild barley QTLs which are associated with the expression of FTi. The new exotic QTL alleles will help to broaden the genetic diversity which is present in our elite barley gene pool. Simultaneously, the exotic QTL alleles will shed further light on the genetic network of FTi control in cereals.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Saatzucht Josef Breun GmbH & Co. KG durchgeführt. 1. Vorhabenziel Die Erweiterung der Biodiversität unserer Kulturpflanzen und die Anwendung der nicht-invasiven Hyperspektralanalyse bilden zwei Schlüsselinnovationen, um den gegenwärtigen Herausforderungen in der agrarischen Produktion zu begegnen. Wir haben vor, die Leistungsfähigkeit der beiden Innovationen für die Pflanzenzüchtung zu untersuchen und ihre langfristigen Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktion abzuschätzen. 2. Arbeitsplanung Zur Untersuchung der beiden Innovationen sollen zum einen agronomisch vorteilhafte Wildgerstengene in 2 Gersten-Rückkreuzungspopulationen (S42IL und HEB-25) lokalisiert werden, welche unter biotischen und abiotischen Stressbedingungen sowie in Bezug auf die Fruchtfolgestellung untersucht wurden. Zugleich werden Wildgerstengene durch Rückkreuzung in den aktuellen Elitegerste-Genpool überführt, um sie in der Gerstenzüchtung einzusetzen. Zum anderen werden wir das am Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb & -automatisierung entwickelte mobile Hyperspektralsystem AGROVER nutzen, um das Wachstum und die Anreicherung von Nährstoffen in den Pflanzen mit bisher nicht erreichter räumlicher und zeitlicher Auflösung darzustellen. Durch eine sozio-ökonomische Begleituntersuchung sollen die Steigerung der Leistungsfähigkeit der Pflanzenzüchtung durch die beiden Innovationen geprüft und die langfristigen Auswirkungen für die landwirtschaftliche Produktion abgeschätzt werden.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie durchgeführt. Die rationale, 'unbiased' Verbesserung von Energie - Mais benötigt ein tiefgreifendes Verständnis der Mechanismen, die für eine hohe Biomasseakkumulation verantwortlich sind. Dazu sollen kausale Zusammenhänge zwischen Genotyp und dem physiologischen Phänotyp aufgeklärt werden. Arbeitsplanung: Eine große Genpool Sammlung wird durch genomweite Analyse von Metaboliten (Zucker, Stärke, Proteine, Nitrat) und Enzymaktivitäten analysiert werden. Unsere Partner werden eine nicht - invasive Phänotypisierung (Ertrag, Qualitätsmerkmale und Biogas - Ausbeute) an Pflanzen im Feld durchführen. Die phänotypischen Daten sollen verwendet werden, um die optimalen Ideotypen für Energie-Mais zu definieren, sowie die Zusammenhänge zwischen metabolischen Merkmalen und Biomasse - Produktion herauszufinden. Verwertung: Dazu sollen Korrelationsanalysen, Linkage-Analyse und Assoziations-Mapping angewandt werden. Endziel ist die Identifizierung von genetischen Markern sowie Biomarkern.

Barcoding Fauna Bavarica (BFB)

Das Projekt "Barcoding Fauna Bavarica (BFB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Generaldirektion der Staatlichen Naturwissenschaftlichen Sammlungen Bayerns, Zoologische Staatssammlung München (ZSM) durchgeführt. Seit 2009 verfolgt das Projekt 'Barcoding Fauna Bavarica' das Ziel, für jede Tierart in Bayern artspezifische DNA-Sequenzen, so genannte DNA-Barcodes zu erstellen. Mit dieser genetischen 'Bibliothek des Lebens' entsteht in dem Großprojekt an der Zoologischen Staatsammlung München eine innovative Datengrundlage, um in Bayern beheimatete und darüber hinaus alle deutschen Tierarten zuverlässig, schnell und kostengünstig bestimmen zu können. Bayern beherbergt mit rund 35.000 Arten etwa 85% der deutschen Fauna und ist damit das artenreichste Bundesland. In den ersten fünf Projektjahren konnte die Zoologische Staatsammlung über 30.000 DNA-Barcodes von über 10.000 bayerischen Tierarten erfassen. Die Grafik links zeigt die Anteile sequenzierter Arten (dunkel) im Verhältnis zu noch fehlenden Arten (hell). Mit fast 200.000 Proben gehört die ZSM weltweit zu den wichtigsten Projektpartnern des international Barcode of Life-Projektes. Aufgrund des enormen Erfolges wurde das Projekt vom Bayerischen Staatsministerium für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst um weitere fünf Jahre bis 2018 verlängert. Die ZSM kooperiert seit Beginn des Projektes mit dem international Barcode of Life-Projekt (iBOL) des Canadian Centre for DNA Barcoding (CCDB) im kanadischen Guelph. Die vom CCDB zur Verfügung gestellte Online-Datenbank BOLD hat sich für die Bearbeitung und Analyse als ausgesprochen effizient erwiesen und entscheidend zum Erfolg des bayerischen Großprojektes beigetragen. Um dem Projekt von Anfang an einen praktischen Nutzen zu verleihen, wurde der Schwerpunkt der Datenerfassung zunächst auf ökologisch oder ökonomisch besonders wichtige Tiergruppen gelegt, wie z.B. aquatische Insekten und Wildbienen. Viele dieser Arten sind beim Umweltmonitoring von Bedeutung und so kann bereits jetzt eine wirksame Kontrolle der Bestimmungsgenauigkeit in Umweltgutachten erfolgen. Aquatische Insekten, die als Indikatororganismen zur Wassergütebestimmung herangezogen werden, lassen sich nun auch als Larven und Nymphen zuverlässig bestimmen. Neben der domestizierten Honigbiene sind viele Wildbeinen wichtige Pflanzenbestäuber in der Landwirtschaft, und ihre Rolle für den Erhalt der Artenvielfalt ist gut dokumentiert. Im Laufe des Projektes kamen Tiergruppen hinzu, die nur von wenigen Spezialisten bearbeitet werden, wie z.B. Spinnen, parasitische Wespen, Fliegen, Mücken und Muschelkrebse. Durch die umfangreiche genetische Referenzdatenbank bestehen nun eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten. Es können nun viele ökonomisch wichtige Organismen molekular bestimmt werden, wie z.B. Schädlinge in Land- und Forstwirtschaft. Darüber hinaus besteht die Hoffnung, dass sich invasive Arten in Zukunft schneller und zuverlässiger nachweisen lassen.

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