Das Projekt "Demonstrationsprojekt Erhalt der Gemeinen Esche (FraxForFuture); Koordination FraxForFuture, Ökonomie, Wissenstransfer (FraxConnect)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg durchgeführt. Der Unterverbund Koordination, Ökonomie, Wissenstransfer übernimmt im Gesamtverbund zum einem die übergreifenden Aufgaben der Koordination des Gesamtvorhabens (AP 1) so-wie des Wissenstransfers und der Strategieentwicklung (AP 3). Durch eine gemeinschaftliche, Institutionen-übergreifende und fachübergreifende Auswertung werden Optionen zum Erhalt der Esche als Wirtschaftsbaumart entwickelt. Durch die Gesamtkoordination der Unterverbünde wird ein möglichst hohes Maß an Gemeinsamkeit bei den Vorgehensweisen und den Datenstrukturen gewährleitet. Dies ist gerade auch vor dem Hintergrund wesentlich, da die Epidemiologie deutschlandweit bisher nicht einheitlich erfasst wurde und gleich-zeitig nach heutigem Kenntnisstand nur ein sehr geringer Anteil der Eschen tolerant gegen-über dem Eschentriebsterben ist. Zum Aufbau eines anpassungsfähigen Genpools ist daher die Zusammenarbeit über die Bundesländer hinweg notwendig. Gleichzeitig ist die enge Kooperation zwischen Pathologen und Genetikern wesentlich, um eventuelle Wirts-Gentoyp x Pathogen-Gentoyp Interaktionen erfassen zu können. Die Koordination dieser Zusammenarbeit ist zentrale Aufgabe des Unterverbundes. Zentraler Bestandteil ist der Aufbau einer gemeinsamen projektübergreifenden Datenbank, in der alle gewonnen Informationen zusammenfließen.
Das Projekt "Teilvorhaben 7: Untersuchung des Phenolprofils toleranter/anfälliger Eschenklone und Verfahrensentwicklung zur vegetativen Vermehrung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Humboldt-Universität zu Berlin, Albrecht Daniel Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften, Fachgebiet Urbane Ökophysiologie der Pflanzen durchgeführt. Im Fokus des Arbeitspakets des Fachgebietes Urbane Ökophysiologie der Pflanzen stehen die Analysen von phenolischen Verbindungen in den Blättern sowie im Holz von Eschenklonen mit erhöhter Resistenz gegenüber dem Eschentriebsterben und solchen, die stark von H. fraxineus befallen werden. Mit Hilfe der HPLC-Analytik sollen dann die Inhaltsstoffprofile der Pflanze mit der Infektionsanfälligkeit des Eschenklons korreliert werden. Mit Hilfe dieser Korrelationsanalyse sowie der Erstellung von Differenzchromatogrammen werden Aussagen darüber getroffen, ob das Auftreten des Eschentriebsterbens mit dem Vorhandensein bzw. der Menge bestimmter sekundärer phenolischer Inhaltsstoffe bzw. Inhaltstoffgruppen in Verbindung steht. Diese Substanzen werden identifiziert und charakterisiert. Des Weiteren soll untersucht werden, ob sekundäre Inhaltsstoffe nach dem Befall des Baumes mit H. fraxineus akkumulieren und somit eine Stressantwort des Baumes mit einhergehender Schutzfunktion eingeleitet wird. Auch soll geprüft werden, ob sich die Ergebnisse der Korrelationsuntersuchungen zwischen Phenolen und Pilzbefallsgrad durch die Verwendung anderer physiologischer Biomarkersets (Kohlenhydrate, Aminosäuren, Makroelemente etc. - untersucht durch LFE) ergänzen lassen. Die Ergebnisse zu den unterschiedlichen Phenolprofilen in verschiedenen Eschenklonen sollen mit genetischen Resistenzmakern korreliert werden. Die Arbeiten zur Optimierung bestehender und der Entwicklung neuer Verfahren der vegetativen Vermehrung der Esche werden durch die AG Botanik und Arboretum durchgeführt. Meristeme der Esche werden zur Vermehrung in-vitro kultiviert. Zusätzlich wird ein Protokoll zur Induktion der somatischen Embryogenese als zuverlässige und alternative Massenvermehrungsmethode wertvoller Genotypen entwickelt. Auf Grundlage dieser Methoden erfolgt dann die Vermehrung resistenter Genotypen für weitere Untersuchungen im Projektverbund.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Auswahl, Charakterisierung, Erhalt vitaler Plusbäume und deren Nachkommenschaften sowie Anwendung von Resistenzmarkern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Amt für Waldgenetik durchgeführt. Seit dem Erstnachweis in Deutschland im Jahr 2002 hat sich das durch den Pilz Eschenstengel-Becherchen (Hymenoscyphus fraxineus) verursachte Eschentriebsterben in ganz Deutschland sowie in weiten Teilen Europas flächendeckend ausgebreitet. Das Vorkommen der Gemeinen Esche im deutschen Wald geht kontinuierlich drastisch zurück. Der Verlust der Esche würde die künftige Risikostreuung in der Waldbewirtschaftung zusätzlich einschränken. Seit dem Auftreten des Eschentriebsterbens in Deutschland wird von verschiedenen Forschungseinrichtungen intensiv dazu geforscht. Nun wurde die Notwendigkeit einer koordinierten Vorgangsweise zum Umgang mit dem Eschentriebsterben erkannt. Basis des gemeinsamen Vorgehens sind über das gesamte Bundesgebiet verteilte Monitoringflächen, auf denen augenscheinlich vitale Eschen ausgewählt werden. Die Auslese gesunder Plusbäume wird zusätzlich in weiteren Gebieten mit hohem Befallsdruck durchgeführt. Die selektierten Bäume werden vegetativ vermehrt und in Klonsammlungen gesichert. Alle in Deutschland erfassten Eschen werden unter Anwendung des zur Verfügung stehenden Methodenkatalogs mit standardisierten Verfahren phäno- und genotypisiert. Dafür werden die bereits für Esche entwickelten Multiplex-Sets genutzt. Die Genotypisierung dient zur späteren Identifizierung der Bäume während des Vermehrungsprozesses und im Klonarchiv. Durch molekular-genetische Untersuchungen werden Erkenntnisse über Diversität, Bestandes- bzw. Populationsstrukturen und über Bestäubungsverhältnisse der Esche gewonnen. Generative Nachkommenschaften ausgewählter Plusbäume sollen erzeugt und geprüft werden. Dabei wird eine möglichst große Anzahl von Sämlingen bereits in der Baumschule und später auch im Wald einem hohen Infektionsdruck ausgesetzt. Die Validierung von bereits bekannten Resistenzmarkern wird an Pflanzenmaterial aus bestehenden Versuchsflächen, die seit Längerem unter Beobachtung stehen durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Auslese, Charakterisierung von Plusbäumen und Untersuchungen genetischer Ursachen der Resistenz gegenüber H. fraxineus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojekts Genetik und Züchtung der Esche (FraxGen) werden durch das Thünen-Institut vitale und resistente Plusbäume in stark geschädigten Eschenbeständen im Nordostdeutschen Tiefland selektiert, vegetativ mittels Pfropfung vermehrt und in Klonarchiven zur Erhaltung ausgepflanzt. Diese Pfropflinge werden bereits während der Anzuchtphase einer Resistenzprüfung unterzogen. Darüber hinaus wird auch Saatgut von einem Teil dieser Bäume geerntet und für die Anlage einer Nachkommenschaftsprüfung angezogen. Diese Nachkommenschaftsprüfung ist die Grundlage für spätere Untersuchungen zur Vererbung möglicher Resistenzen. Im Rahmen des Projekts werden die selektierten Plusbäume mittels DNA-Markern (Mikrosatelliten) charakterisiert. Ein weiteres Arbeitspaket befasst sich mit der Untersuchung der molekular-genetischen Grundlagen der Resistenz gegenüber dem Eschentriebsterben. Dazu werden in bereits vorhandenen Nachkommenschaften voll vitaler Eschen mit Hilfe von Mikrosatellitenmarkern Vollgeschwisterfamilien identifiziert. Die Individuen der Vollgeschwisterfamilien werden mit Hilfe von Genomsequenzierung hochauflösend genotypisiert. In den Vollgeschwisterfamilien werden verschiedene Wachstumsmerkmale, die Phänologie, der Chlorophyllgehalt und die Anfälligkeit gegenüber dem Eschentriebsterben erhoben. Die genetische Architektur der Variation in diesen Merkmalen und die zugrundeliegenden QTL werden entsprechend aufgedeckt. Weiterhin werden Arbeiten zur Gewebekultur der Esche zur Bereitstellung resistenter Pfropfunterlagen durchgeführt. In einem eigenen Arbeitspaket werden DNA-Proben verschiedener Stämme des Erregers des Eschentriebsterbens mittels Multiplex-PCR und anschließender Fragmentanalyse untersucht. Die Ergebnisse werden den Projektpartnern des Verbunds FraxPath zur weiteren Auswertung zur Verfügung gestellt. Das Thünen-Institut koordiniert das Verbundvorhaben FraxGen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Evaluierung Waldbausysteme - Schwerpunkt Ökologische Grundlagen Epidemiologie und Mischung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Forstwissenschaften, Institut für Waldbau und Waldschutz, Professur für Waldbau durchgeführt. Selbst wenn die Gemeine Esche (Fraxinus excelsior) in Mitteleuropäischen Waldgesellschaften die Hauptbaumart stellt, bildet sie auf Bestandesebene selten Reinbestände aus. Bei breitem Arteninventar in der Baumschicht wechseln Mischungsarten, Mischungsgrade und Mischungsformen. Dass die Eschennaturverjüngung bei variierenden Waldstrukturen unterschiedlich stark vom Eschentriebsterben betroffen ist, ist in der Forstpraxis allenthalben zu beobachten. Die Bedeutung speziell dieser Horizontal-Merkmale der Mischungen ist aber bislang widersprüchlich. Die AG Waldbau der TU Dresden deckt die Epidemiologie der Infektion naturverjüngter Eschen in der ersten Wuchsklasse nach erfolgreicher Etablierung auf. Die Dynamik des Eschentriebsterbens wird dafür in situ auf der Ebene des Bestandes über Lückeninventuren und mittels Eschen-Einzelbaumeffekten und ergänzend im Versuchs- und Lehrobjekt der Professur experimentell ex situ analysiert. Dafür werden für Strukturmerkmale der Mischung 'Risikofaktoren für Infektion' (RfI) definiert und die Zusammenhänge in drei Arbeitsblöcken untersucht: a) Einzelbaum-Effekte von Altbestandesbäumen auf das Infektionsrisiko für Naturverjüngung (Abstandsabhängigkeiten) b) Baumarten- und aggregatspezifische Effekte-Veränderungen des Infektionsrisikos in situ c) Baumartenspezifische Effekt-Veränderungen des Infektionsrisikos in einem Streuexperiment ex situ, bei dem die Wirkung des L-Horizonts verschiedener Mischbaumarten der Gemeinen Esche auf künstlich verjüngte Keimlinge und Jungpflanzen im Focus steht.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Auslese, Charakterisierung, Erhalt und vegetative Vermehrung vitaler Plusbäume der Esche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Staatsbetrieb Sachsenforst durchgeführt. Die Ziele des Verbundvorhabens FraxGen orientieren sich an denen des Demonstrationsvorhabens zum Erhalt der Gemeinen Esche (Forschungsverbund FraxForFuture). Gesamtziel des Demonstrationsvorhabens ist ein abgestimmtes Vorgehen gegenüber dem Eschentriebsterben unter Einbeziehung aller relevanten Fachdisziplinen. Repräsentativ über das gesamte Bundesgebiet verteilte Monitoringflächen dienen als gemeinsame Arbeitsplattform für die beteiligten Institutionen unter Anwendung des gesamten Methodenkataloges mit standardisierten Verfahren. Im Teilprojekt 5 werden in enger Abstimmung mit dem Verbund FraxMon bis zu zwei Monitoringflächen in Sachsen ausgewählt, eingerichtet und regelmäßig aufgenommen. Auf diesen Flächen sowie in weiteren Gebieten Sachsens mit hohem Befallsdruck werden augenscheinlich vitale Eschen ausgewählt. Die selektierten Bäume werden vegetativ durch Pfropfung für die Sicherung in Klonsammlungen und durch In-vitro-Vermehrung von Meristemen für die Bereitstellung von Pflanzen für weiterführende Untersuchungen anderer Vorhaben vermehrt. In Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern werden die vom Teilprojekt 5 erfassten Eschen unter Anwendung des zur Verfügung stehenden Methodenkatalogs mit standardisierten Verfahren phänotypisch beschrieben. Dazu gehört die Beerntung von Plusbäumen für die Anlage von Nachkommenschaftsprüfungen, um die genetischen Ursachen einer möglichen Resistenz zu ermitteln. Die Untersuchungen zu molekular-genetischen Ursachen von Anfälligkeit und Resistenz werden ebenso durch die Bereitstellung von Probenmaterial unterstützt wie Untersuchungen mit Biomarkern und die weiterführende Analyse von Möglichkeiten der vegetativen Vermehrung durch Gewebekulturtechniken. In Abstimmung mit dem Vorhaben FraxSilva werden unterstützende Arbeiten zur Konsolidierung und Weiterentwicklung ETS-geschädigter Bestände sowie zur Überprüfung und Ergänzung waldbaulicher Empfehlungen durchgeführt.
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 6: Identifizierung und Charakterisierung unterschiedlich exprimierter Genen als Reaktion auf das Eschentriebsterben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-niversität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Forstgenetik und Forstpflanzenzüchtung durchgeführt. Seit dem Erstnachweis in Deutschland im Jahr 2002 hat sich das durch den Pilz Eschenstengel-Becherchen (Hymenoscyphus fraxineus, Nebenfruchtform: Chalara fraxinea) verursachte Eschentriebsterben in ganz Deutschland sowie in weiten Teilen Europas flächendeckend ausgebreitet. Das Vorkommen der Gemeinen Esche im deutschen Wald geht kontinuierlich drastisch zurück. Neben dramatischen finanziellen Einbußen für Forstbetriebe aufgrund von Qualitäts-verschlechterungen des Holzes, Mortalität der Bäume und erhöhtem Aufwand für Kontrollen und Maßnahmen im Rahmen der Verkehrssicherungspflicht ist die forstliche Zukunft der Gemeinen Esche ungewiss, v.a. da Neuanpflanzungen nicht empfohlen werden. Der Verlust der Esche aus der ohnehin beschränkten Palette einheimischer Waldbaumarten würde die künftige Risikostreuung in der Waldbewirtschaftung zusätzlich einschränken und wäre bei unvermindert grassierendem Verlauf zudem mit einem weitgehenden Verlust der auf die Esche spezialisierten Arten- und Lebensgemeinschaften verbunden. Seit dem Auftreten des Eschentriebsterbens in Deutschland wird intensiv dazu geforscht. Dies erfolgt durch verschiedene Forschungseinrichtungen, z. T. verknüpft mit einem Erfahrungsaustausch auf europäischer Ebene. Als hinderlich stellt sich die Tatsache dar, dass die Forschungsanstrengungen in den einzelnen Bundesländern zwar auf der Verwendung ähnlicher Methoden, aber unterschiedlicher Skalen beruhen. Das erschwert die Vergleichbarkeit der Ergebnisse sowie die Ableitung einheitlicher und gebündelter Handlungsempfehlungen. Die Notwendigkeit einer koordinierten Vorgangsweise zum Umgang mit dem Eschentriebsterben wurde einstimmig von Fachleuten in einem multidisziplinären, auf Anregung der der BLAG-FGR durchgeführten, Workshop aufgezeigt (Fussi et al. 2017). Dieser lieferte wertvolle Anregungen für die Entwicklung einer nationalen Strategie, wie sich Forstpraxis, Politik und Forschung gemeinsam und effektiv für die Esche einsetzen können. (Text gekürzt)
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.
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