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Teilprojekt 5.2: Uni Würzburg

Das Projekt "Teilprojekt 5.2: Uni Würzburg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Stadtbäume sind in Zeiten des Klimawandels einer Reihe vitalitätshemmender Stressfaktoren, wie Trockenheit, ausgesetzt. Heimische Baumarten geraten zunehmend an ihr Anpassungslimit. Gebietsfremde Baumarten weisen hier eine größere Resistenz auf und werden als Stadtklimabäume bezeichnet. Es ist noch weitgehend unbekannt, inwieweit sich auf nicht heimischen Bäumen andere Insektenbiozönosen ansiedeln als auf heimischen Bäumen und inwieweit sich hieraus ein Einfluss auf die Gesundheit der Stadtbäume ergeben könnte. Im Rahmen der Vorstudie sollen vergleichende Untersuchungen zur Arthropodenvielfalt an Stadtbäumen durchgeführt werden. Die Bestimmung der Arthropodengattungen und -arten ist hierzu durchzuführen (Teil 2 der Vorstudie)

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. durchgeführt. Im modernen Pflanzenschutz ist neben der Gesunderhaltung der Pflanzen die Schonung angrenzender Strukturen eines der wichtigsten Ziele. Für die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften ist allein der Schlepperfahrer zuständig, der dies weitgehend ohne IT Unterstützung durchführt. Ein großer Schritt wurde durch das Projekt 'Pflanzenschutz-Anwendungs-Manager (PAM)' erreicht, der die Abstandsauflagen automatisiert berücksichtigt. Da jedoch ein Großteil der Ackerflächen in Deutschland eine Hangneigung von mehr 2 % aufweist, sind auch die entsprechenden Auflagen von hoher Relevanz. Im vorliegenden Projekt sollen daher Verfahren zur Berücksichtigung der Hangneigungsauflagen auf Basis von 3-D Geländedaten entwickelt und in die Abstandsservices von PAM integriert werden. Der Partner John Deere gewährleistet, dass die benötigten Daten über Sensorinformationen bereitgestellt und eine Testumgebung entwickelt werden. Die Partner JKI und ZEPP besitzen fundierte Kenntnisse im Umgang mit der Modellierung von wissenschaftlichen Daten mit Hilfe von GIS. Das KTBL ist führend bei der Entwicklung und dem Einsatz von Methoden und Technologien des Daten- und Informationsmanagements in der Landwirtschaft. ISIP stellt als Beratungsportal der Landwirtschaftskammern und Bundesländer die nachhaltige Verfügbarkeit des Services über die Projektlaufzeit hinaus sicher. Die Zusammenarbeit von Industrie und öffentlicher Beratung gewährleistet die Interessen der praktischen Landwirtschaft.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BIOCARE Gesellschaft für biologische Schutzmittel mbH durchgeführt. Als Vektor von Candidatus Phytoplasma mali, dem Erreger der Apfeltriebsucht, verursacht der Sommerapfelblattsauger (Cacopsylla picta) in Europa einen jährlichen Schaden in dreistelliger Millionenhöhe. Eine direkte Bekämpfung der Apfeltriebsucht ist nicht möglich, sodass zum Schutz der Pflanzen der Vektor bekämpft werden muss. In Deutschland sind weder für den Ökolandbau noch den konventionellen Anbau Pflanzenschutzmittel gegen C. picta zugelassen. Neue Kenntnisse über die Geruchspräferenz von C. picta eröffnen innovative Möglichkeiten zur Bekämpfung. Das Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung von Formulierungen, die vor allem im Rahmen einer Attract-and-Kill-Strategie zur biologischen Bekämpfung von C. picta eingesetzt werden sollen. Darüber hinaus soll geprüft werden, ob eine Kombination mit repellenten Stoffen unterstützend wirkt ('Push-Pull-Kill'-Strategie). Das Vorhaben verfolgt die Einführung eines Verfahrens mit geringen Pflanzenschutzmittelanwendungen. Die Formulierungen wirken schädlingsspezifisch, präventiv und biologisch und reduzieren dadurch die Risiken für die Gesundheit von Mensch und Tier sowie für den Naturhaushalt. In Labor- und Halbfreilandversuchen werden neue repellente, attraktive und arretierende Substanzen, insektenpathogene Mikroorganismen und sonstige Insektizide, die C. picta im Labor effektiv abtöten, sowie Materialien und Methoden zur Formulierung dieser Wirkstoffe gescreent. Für die insektenpathogenen Mikroorganismen werden mit dem vollautomatischen BioLector Pro kostengünstige Verfahren zur Massenvermehrung entwickelt. Es werden entsprechende (Co-) Formulierungen entwickelt und in Labor- und Freilandversuchen getestet.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie durchgeführt. Pappel wird in Kurzumtriebsplantagen (SRC für 'short rotation coppices') für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage ständig Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten dieser schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Insbesondere stellt die kosmopolitische Art M. laricipopulina die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, die jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursachen. Pflanzen erkennen Pilze über Chitin-Rezeptoren, die ein bestimmtes Pathogen-assoziiertes molekulares Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) erkennen. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind Lysin-Motiv-'Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen des 'Chitin-Signalling' in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um eine Etablierung einer Mycorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren, die als Modulatoren einer Immunantwort betrachtet werden können, eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom- Editierung zu verwenden.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Botanik, Lehrstuhl Zell- und Molekularbiologie der Pflanzen durchgeführt. Im Kartoffelanbau können Nematoden, insbesondere der weiße Kartoffelzystennematode Globodera pallida, Ertragsausfälle bis zu über 50 % verursachen. Von G. pallida existieren drei Pathotypen, die sich extrem schnell verbreiten. In Deutschland sind bereits großräumig Ackerböden verseucht. Da es sich bei G. pallida um einen Quarantäne-Schaderreger handelt, ist auf befallenen Ackerflächen der Anbau auf resistente Kartoffelsorten beschränkt. Das einzige zugelassene Nematodizid verhindert dabei lediglich die Larveneinwanderung und ist zudem aus Gründen des Umweltschutzes bedenklich. Die polygene Natur der Resistenz bedingt die geringe Aussagekraft des einzigen derzeit bekannten Markers. Das an der TUD entwickelte Inter-SINE Amplified Polymorphisms-Markersystems (ISAP) soll angewandt werden, um in einer genomweiten Assoziationsstudie molekulare Marker zu identifizieren, welche eine Kopplung zu Genen aufweisen, die eine G. pallida-Resistenz vermitteln. Hierfür soll auf die vom Bundessortenamt durchgeführte Resistenzeinstufung der in Deutschland zugelassenen Kartoffelsorten aufgebaut werden. Hinzugezogen werden G. pallida-resistente europäische Genotypen und Prebreeding-Material, welches von der resistenten Wildkartoffel Solanum vernii abstammt. Ziel ist die Identifizierung Resistenz-gekoppelter Markerbanden, um eine chromosomale Lokalisierung dieser Resistenz-assoziierten Loci und die Ableitung diagnostischer STS-Marker zu ermöglichen, die in der Kartoffelzüchtung zur Selektion eingesetzt werden.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Internationales DLG Pflanzenbauzentrum (IPZ) durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines effizienten, verlustarmen Phosphat-Düngesystems auf düngungswürdigen Flächen unter Minimalbodenbearbeitung. Das Düngesystem mit Basis phosphathaltiger Mineraldünger zielt dabei auf die Kulturen Winterweizen und Winterraps in einer Ackerbauregion ab. Der Einsatz praxiswürdiger Technik auf Großparzellenversuche ermöglicht die schnelle Umsetzung von Ergebnissen in die landwirtschaftliche Praxis. Dies resultiert in einer erhöhten Anbauqualität marktrelevanter Kulturen unter Berücksichtigung von optimaler Bestandesentwicklung, Pflanzengesundheit und Erntegutqualität bei gleichzeitiger Minimierung von negativen Umwelteinflüssen. Diese Untersuchungen leisten wertvolle Beiträge zu den Zielen der Richtlinie zur Förderung von Innovationen zur effizienten und umweltschonenden Nutzung von Düngemitteln und insbesondere der umwelt- und ressourcenschonenden, energieeffizienten Lösungen und Verfahren zur Düngung.

'Prägung: ein alternativer Ansatz zur schnellen Entwicklung von Resistenzen bei Forstbäumen'

Das Projekt "'Prägung: ein alternativer Ansatz zur schnellen Entwicklung von Resistenzen bei Forstbäumen'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Unsere Wälder werden aufgrund der Klimaänderung immer mehr biotischen und abiotischen Stressfaktoren ausgesetzt. Daher müssen zur Erhöhung der Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel effizientere Züchtungsstrategien für Baumarten entwickelt werden. Die lange Generationsdauer der Waldbäume haben bisher die Züchtungsmöglichkeiten stark eingeschränkt. Mit Hilfe der Resistenz-Prägung ('Priming') konnte bereits mehrfach eine schnelle Resistenzverbesserung an krautigen Pflanzen und mehreren Baumarten herbeigeführt werden. Zudem konnte in mehreren Fällen die durch 'Priming' entwickelten Resistenzen einem epigenetischen Hintergrund und dessen Vererbbarkeit zugeschrieben werden. 'Priming' fördert Resistenzen, ohne das Genom durch wiederholte Kreuzungen verändern zu müssen. Somit stellt dieser Ansatz eine Strategie dar, wertvolles Pflanzenmaterial aus sogenannten Plusbäumen in ihrer Widerstandsfähigkeit maßgeblich zu stärken, ohne deren 'genetische Konstitution' zu verändern. Diese Methode hat das Potential, die Anpassung der einheimischen Wälder an den Klimawandel effizienter zu gestalten und einer genetischen Verarmung entgegenzuwirken, ohne in den vorliegenden Genpool einzugreifen. Die langfristige Existenz der Gemeinen Esche und der Bergulme in Deutschland wird von eingeführten Pilzkrankheiten stark bedroht. Im Rahmen dieses Forschungsvorhaben soll daher an beiden Baumarten eine Resistenzverbesserung durch 'Priming' getestet werden. Verschiedene 'Priming-Methoden' werden mit jungen Pflanzen und Samen überprüft. Resistenztests sollen mit den behandelten Pflanzen durchgeführt werden. Ausgesuchte Pflanzen werden mittels MSAPs ('methylation sensitive amplified polymorphism') und qPCRs untersucht. Damit soll ein möglicher Zusammenhang zwischen der Entwicklung von Resistenzen und epigenetischen Veränderungen überprüft werden. Darüber hinaus sollen die Pflanzen nach der Behandlung in verschiedenen Zeiträumen phänotypisiert werden, um die Wirkungsdauer des 'Primings' zu erfassen.

Teilvorhaben 4: Sicherung von Eschen-Plusbäumen und ihren Nachkommen durch Pfropfung und In-vitro-Kultur

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.

Teilvorhaben 8: Innovative RNA Interferenz (RNAi)-vermittelte Bekämpfung von H. fraxineus, dem Erreger des Eschentriebsterbens

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.

Teilvorhaben 4

Das Projekt "Teilvorhaben 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Geographie, Abteilung Physische Geographie durchgeführt. Das Projekt hat das Ziel, die Wasserhaushaltsansprache in Standortkunde und Standortkartierung mit Hilfe von deterministischen Wasserhaushaltsmodellen möglichst wirklichkeitsnah, räumlich hochaufgelöst und dynamisch in Bezug auf den Klimawandel abzubilden. Die Ableitung flächig darstellbarer Stressindikatoren des Wasser- und Lufthaushalts dient zur Bewertung der aktuellen und zukünftigen Anbaueignung wichtiger Baumarten unter veränderten Klimabedingungen und ist damit Grundlage für eine risikoarme Forstwirtschaft. Die Beurteilung des Wasserhaushalts muss dabei unterschiedliche Aspekte berücksichtigen: - Das über längere Zeiträume gemittelte Wasserangebot erlaubt - bei Berücksichtigung von Interaktionen mit Klima und Nährstoffversorgung - Rückschlüsse auf die mittlere Wuchsleistung einer Baumart am Standort. - Die kurzzeitige Verknappung der Wasserversorgung von Waldbeständen führt zu Trockenstress und ist damit eine Risikokomponente. Folgen können Blattverlust, Abnahme der Vitalität, erhöhte Mortalität und eine temporäre Verringerung der Wuchsleistung sein. Die durch den Klimawandel bedingten Veränderungen in Häufigkeit, Dauer und Intensität von Trockenperioden muss bei einer klimasensitiven Betrachtung des Wasserhaushalts berücksichtigt werden. - Die Verknappung des Luftangebots im Wurzelraum bei Stauwasserböden beeinträchtigt die Durchwurzelung und erhöht damit die Anfälligkeit von Beständen hinsichtlich Sturmwurf und Trockenheit.

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