Versuch innerhalb des Deutschen Verbandes Forstlicher Forschungsanstalten (DVFFA) Waldumbau durch Bucheckern-Voraussaat (Technik, Keimprozente, Wachstum, Konkurrenz Fi-Naturverjüngung) Waldbautechnik zur Buchen-Saat (Maschinelle, manuelle Verfahren) Aktuelle Bedeutung als Waldumbau-Maßnahmen im Klimawandel
Der hochdiverse tropische Regenwald weist eine Fülle verschiedener struktureller Parameter auf, die sich je nach Exposition und Meereshöhe graduell oder abrupt ändern. Schichtung, Bestandesarchitektur, Lebensformenanteile (Palmen, Baumfarne, Hochstauden, Epiphyten etc.), Diversitätsgrößen, Durchwurzelung, Nähr- und Spurenelementverteilung ändern sich entlang von Höhengradienten oder auch entsprechend unterschiedlicher Störungsregime. Beispiele dieser Kenngrößen und ihrer Funktion sollen erfasst werden und insbesondere mit dem Auftreten der Baumlücken verknüpft werden. Baumlücken ('gaps') spielen für die Regeneration und damit Erhaltung der hohen Biodiversität und heterogenen Bestandesstruktur in Primärwäldern eine entscheidende Rolle. Wahrscheinlich lässt sich in Primärwäldern ein großer Teil der für jede Art wesentlichen Kennfaktoren, wie Regenerationsdynamik, Keimung, Jungwuchs, Alterspyramide, Zuwachsraten, etc. aus der Baumlückendynamik ableiten. Für Bergregenwälder muß dies allerdings erst noch aufgezeigt werden. Die Einbeziehung verschiedener Störungsursachen rezenter Baumfallücken gibt Hinweise auf mögliche Entwicklungsrichtungen der Waldlücken, also auch auf ihre mögliche weitere Sukzession. Je nach Artenzahl an vorkommenden Baumarten sind vergleichende Untersuchungstransekte notwendig, die in Ecuador einerseits, in Costa Rica andererseits zur Verfügung stehen und damit ideale Vergleichsmöglichkeiten bieten.
Ziel des im Aufbau befindlichen Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung wissenschaftlicher Grundlagen fuer eine nachhaltige Sicherung und Entwicklung der Restbestaende hochgradig gefaehrdeter Pflanzen und Pflanzengemeinschaften der Stromtalwiesen (Verband Cnidion) am hessischen Oberrhein. Hierbei sollen praxisnahe Verfahren zur Renaturierung und zukuenftigen Nutzung von artenreichem Stromtalgruenland entwickelt werden. Die Basis hierfuer bilden folgende Untersuchungsschwerpunkte: - Analyse der bisherigen Renaturierungs- und Pflegepraxis hinsichtlich ihrer Effizienz fuer den Arten- und Phytocoenosenschutz, - Erhebung von Daten zur Autoekologie und Populationsbiologie wertbestimmender Pflanzenarten der Stromtalwiesen (u.a. Untersuchungen zur Standortbindung, zum Diasporenvorrat im Boden sowie zum Keimungs- und Etablierungsverhalten), - Erprobung von Renaturierungsverfahren zur gezielten Wiederansiedlung und Ausbreitung von seltenen Stromtalarten durch die Aufbringung von diasporenhaltigem Maehgut aus artenreichen Altbestaenden, - Entwicklung praxisnaher Konzepte fuer die zukuenftige Nutzung artenreicher Stromtalwiesen. Die durchgefuehrten Untersuchungen sollen neben bislang fehlenden Grundlageninformationen zur Syn-, Aut- und Populationsoekologie hochgradig gefaehrdeter Pflanzen und Pflanzengemeinschaften der Stromtalwiesen vor allem praktische Anleitungen fuer das zukuenftige Renaturierungs-, Pflege- und Entwicklungsmanagement in grossen Stromauen liefern.
Ziel: Eintragswege der Ambrosia-Pflanze erkennen. Methode: intensive Untersuchungen zu Verbreitung und Einschleppungswegen der Beifuß-Ambrosie durch - Literaturrecherche (floristisch orientierte Zeitschriften, Verbreitungsatlanten, Internet) - Expertenbefragung - Auswertung von Basisdaten der Zentralstelle für Floristische Kartierung - Auswertung von Pollenmessdaten von 30 Pollenmessstationen - Gezielte Nachsuche von gemeldeten Vorkommen und potenziellen Einschleppungslokalitäten (Ölmühlen, Binnenhäfen, Bahnhöfe) - Geländekartierungen und vegetationskundliche Untersuchungen in Süd- und Ostdeutschland - Untersuchung von Vogelfutterproben auf Ambrosia-Früchte - Bestimmung von Keimungsraten - Populationsbiologische Untersuchungen auf dem Versuchsbeet im Botanischen Garten der Universität Frankfurt am Main - Bekämpfungsversuche.
Abgestorbene Pflanzenteile (Streu) stellen eine wichtige Komponente biogeochemischer Nährstoffzyklen dar. Die Abbaurate von Streu durch Mineralisationsprozesse ist eine Steuergröße für die Produktivität von Ökosystemen und die Zusammensetzung von Pflanzengemeinschaften. Abgesehen von diesen langfristigen Effekten auf Ökosystemprozesse übt die Akkumulation von Pflanzenstreu jedoch auch bedeutende kurzfristige Auswirkungen auf Pflanzengemeinschaften aus. Diese können direkter Natur sein, z.B. wenn Streu als physische Barriere für die Entfaltung und Etablierung von Keimlingen wirkt, oder sie können indirekt über Veränderung abiotischer Bedingungen wirken. Die Zusammensetzung lokaler Pflanzengemeinschaften wird durch eine Reihe von Filtern kontrolliert, die aus dem globalen Artenpool jene Arten durchlassen, die (i) einen spezifischen Wuchsort überhaupt erreichen, (ii) die lokalen Standortbedingungen tolerieren und (iii) erfolgreich Interaktionen mit anderen Organismen derselben oder anderer trophischer Ebenen eingehen. Verschiedene Studien haben die wichtige Bedeutung von Interaktionen nach dem Tode , die durch die Effekte von Streu auf Artenzusammensetzung und Diversität vermittelt werden, hingewiesen. Pflanzenstreu besitzt das Potential, Etablierung und Fitness von Pflanzen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien zu beeinträchtigen. Dies geschieht durch Veränderung der chemischen (Nährstoffverfügbarkeit, Allelopathische Effekte) oder physikalischen Umwelt (Quantität und Qualität des Lichts, Temperaturamplitude, Bodenfeuchte unter einer Streudecke), durch mechanische Effekte (Streu als Barriere für das Wachstum von Keimlingen) oder durch die Beeinflussung biotischer Interaktionen, d.h. durch Auswirkungen von Streu auf Konkurrenz zwischen Pflanzenarten oder auf Herbivorie. In einer Reihe von Experimenten haben wir verschiedene Aspekte des potentiellen Effekts einer Streudecke auf die Etablierung von Keimlingen unterschiedlicher Arten von Grünland-, Wald und Steppenhabitaten untersucht (siehe Veröffentlichung).
Die Saatgutbeschichtung ist ein Verfahren, welches in der Landwirtschaft bei über 50 Pflanzenarten angewandt wird und zur Verbesserung der Lagerung, Lebensfähigkeit und Keimung von Saatgut dient, was zu einem beschleunigten Pflanzenwachstum und höheren Erträgen führt. Bei herkömmlichen Saatgutbeschichtungen werden nicht abbaubare synthetische Polymere wie Polyether oder Polyurethane verwendet. Diese bieten nicht nur ein schlechtes Verhältnis zwischen Wirkstoff und Polymer, sondern tragen auch zur Verschmutzung durch Mikroplastik bei. Zukünftige EU-Verordnungen werden solche Materialien verbieten. Um diese Einschränkungen zu überwinden, schlagen wir die Entwicklung einer neuen Technologie vor, welche für die langfristige Konservierung und verbesserte Keimung von Saatgut in verschiedenen Klimazonen erforderlich ist. Wir schlagen eine adaptive Technologie zur Beschichtung von lebendem Saatgut vor, bei der ein Zusammenspiel zwischen biobasierten Hydrogelen und Nutzbakterien genutzt wird. Polysaccharide wie Dextran und Pektin, werden chemisch modifiziert, um funktionelle Gruppen zu integrieren, die für die Bildung kovalenter Vernetzungen in Hydrogelen verwendet werden können. Bifunktionelle Adhäsionspeptide werden zur Dekoration der Oberfläche von Bakterien verwendet, um eine nicht-kovalente Bindung der Bakterien an die Polysaccharidketten des Hydrogels zu gewährleisten. Anschließend werden reaktive Polysaccharide, Vernetzer oder Enzyme mit peptiddekorierten Rhizobakterien und Trehalose kombiniert und mit Hilfe einer Trommelbeschichtungstechnik auf verschiedene Samen aufgebracht. Wir werden die Beschichtungen auf molekularer, zellulärer und makroskopischer Ebene untersuchen und dabei die Dynamik der Vernetzungen, die Wechselwirkungen zwischen Peptiden und Bakterien, das Verhalten der Bakterien in den Hydrogelschichten sowie die Keimung der beschichteten Samen untersuchen. Folgende Ziele sollen erreicht werden: 1) Verbesserung der Trockentoleranz durch die Entwicklung programmierbarer Hydrogele, die nützliche Bakterien, Sporen und Samen als Reaktion auf Umwelteinflüsse rehydrieren. Dadurch wird die Anpassungsfähigkeit verbessert und das Wachstum in verschiedenen Klimazonen gefördert. 2) Entwicklung von Biohydrogel-Vernetzungen für die kontrollierte Keimung von Sporen und Mobilitätserhaltung von Bakterien. 3) Erforschung der Integration verschiedener Bakterienpopulationen für interaktive Kommunikation und langfristige Anpassungsfähigkeit in komplexen Ökosystemen. 4) Entwicklung umweltfreundlicher Saatgutbeschichtungen mit kontrolliertem Abbau, um Mikroplastik zu bekämpfen und so eine nachhaltige Landwirtschaft zu fördern. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Biohybridtechnologie durch systematisches Design und Synthese von adaptiven lebenden Materialien voranzutreiben und Anwendungen für die Saatgutbeschichtung zu erforschen. In der zweiten Phase sollen diese Saatgutbeschichtungen in verschiedene Umgebungen untersucht werden.
Genetisch programmierbare Engineered Living Materials/ELM haben mit dem Aufkommen der Ära der Synthetischen Biologie an Dynamik gewonnen. Endosporen von Bacillus subtilis bergen großes Potenzial für ELM, da sie eine zweite Schicht zur Implementierung von Funktionalitäten darstellen, die genetisch programmiert werden können. Unter Nährstoffmangel bildet B. subtilis hochresistente Sporen, die die DNA durch den Zellwandkortex und drei Proteinschichten schützen. Durch die translationale Fusion eines Gens von Interesse mit einem Gen, das ein geeignetes Ankerprotein kodiert, können die Zielproteine immobilisiert werden. Die resultierenden SporoBeads bleiben lange Zeit stabil, können aber nach der Induktion innerhalb von Stunden keimen. Im Rahmen dieses SPP werden wir das SporoBead-Konzept mit dem Bioprinting kombinieren, um funktionalisierte Endosporen in Materalien zu integrieren, die induzierende Faktoren für adaptive Funktionen enthalten. Wir werden Protokolle sowie Polymer- und Kompositmaterialien entwickeln, die eine Kontrolle sowohl der Sporenbildung als auch der Keimung ermöglichen. Anschließend kombinieren wir die auf der Sporenoberfläche präsentierte Aktivität mit einer zweiten, die nach der Keimung exprimiert wird, und erzeugen so zwei Funktionen, die geschaltet werden können. Verschiedene Bioprinting-Technologien (Extrusion, Kern-Mantel und Drop-on-Demand) werden es uns ermöglichen, diese Sporen in mehreren Anordnungen zu positionieren. Beide Partner werden ihre Technologien weiterentwickeln, um eine vielseitige SporoPrinting-Plattform sowie drei verschiedene Demonstratoren zu etablieren: (i) Als Machbarkeitsstudie soll ein ELM dienen, das die Fluoreszenz von Grün auf Rot umschaltet. Es basiert auf einem doppelt fluoreszierend markierten Stamm, der einen Fluorophor auf der Sporenoberfläche trägt und einen zweiten in vegetativen Zellen produziert. Dadurch wird die optische Beobachtung des Übergangs von der Spore zur vegetativen Zelle ermöglicht. Es werden Bioinks geeigneter Zusammensetzung sowie verschiedene Bioprinting-Strategien basierend auf Materialdesign und -morphologie erforscht, um den Übergang zwischen den verschiedenen Entwicklungsstadien zu steuern. Als nächstes werden wir (ii) die SporoPrinting-Plattform durch die Einführung der Streptomyceten erweitern, um Protokolle zu entwickeln, die die Kultivierung zweier verschiedener Gruppen von Organismen in einer genau definierten räumlich-zeitlichen Anordnung ermöglichen. Wir werden einen auf Antibiotika reagierenden Biosensoraufbau entwickeln, der es ermöglicht, potenzielle Streptomycetenproduzenten auf bestimmte Arten von Antibiotika zu untersuchen, basierend auf der spezifischen Induktion von B. subtilis-Biosensoren. Abschließend entwickeln wir (iii) ein ELM mit einem programmierbaren Dunkel-Hell-Muster, das auf einer auf SporoBeads-präsentierten Melanin-produzierenden in Kombination mit einer -entfärbenden Aktivität basiert, die von vegetativen Zellen exprimiert und abgesondert wird.
Eine hohe Resistenz gegen Bodenpathogene, gute Standortanpassung und Veredlungsaffinität sind die entscheidenden Merkmale von Unterlagen. Bei der Pathogenresistenz ist bei Reben die Widerstandsfähigkeit gegen die Reblaus Daktulosphaira vitifoiae essentiell, da die europäische Kulturrebe Vitis vinifera L über keinerlei Resistenzen verfügt und nur an wenigen Standorten ein wurzelechter Anbau möglich ist. Amerikanische Wildformen mit solchen Reblausresistenzen sind daher in der Unterlagenzüchtung von großer Bedeutung. Die langfristige Sicherung solcher Genotypen ist daher eine Voraussetzung für spätere Züchtungsarbeiten zur Erstellung neuer besserer Unterlagen. Daneben spielt auch die Standortanpassung eine wichtige Rolle. Vitis berlandieri ist hier am wichtigsten, da sie als einzige Art über eine hohe Kalkverträglichkeit verfügt und die Mehrheit der deutschen und europäischen Weinbaustandorte durch hohe Kalkgehalte im Boden charakterisiert sind. Kalkempfindliche Arten leiden unter Kalkchlorose mit stark vermindertem Wuchs. Aufgrund begrenzter Verfügbarkeit wurden jedoch nur wenige Pflanzen der Art in der Unterlagenzüchtung verwendet und damit nur ein Teil des Potentials der Art genutzt. In einem gemeinsamen Projekt mit dem United States Department for Agriculture wurden daher im September 2005 im ursprünglichen Verbreitungsgebiet der Art in Zentraltexas Samen von Wildformen gesammelt und die Hälfte davon in Geisenheim zur Keimung gebracht und ausgepflanzt. Derzeit werden mehr als 5000 Pflanzen in der in vivo Erhaltung. In den kommenden Jahren werden diese hinsichtlich ihrer relevanten Eigenschaften phänotypisch charakterisiert und in einem späteren Stadium auch genotypisiert, um für weitere Kreuzungs- und Selektionsarbeiten nutzbares material zu identifizieren.
Die Sojabohne ist eine weltweit wichtige Nutzpflanze. Vor allem in Brasilien erkrankt sie ökonomisch merklich am Asiatischen Sojabohnenrost (SBR), der vom Pilz Phakopsora pachyrhizi hervorgerufen wird. Weil keine der verfügbaren Sojasorten gegen alle Isolate des Pilzes resistent ist, erfolgt der Schutz der Sojabohne vor dem SBR derzeit durch den intensiven Einsatz von chemisch-synthetischen Fungiziden. Deren Anwendung ist umstritten und soll mittel- bis langfristig deutlich reduziert werden. Um dies ohne merklichen Ertragsverlust bei der Sojabohne zu erreichen sind neue oder zumindest komplementäre Strategien zur Bekämpfung des SBRs notwendig. Unsere bisherigen Arbeiten im Themenfeld zeigten, dass die effektive Nichtwirt-Resistenz der Sonnenblume und der Ackerschmalwand gegen SBR teilweise auf der Anreicherung von antimikrobiellen Proteinen und des Cumarins Scololetin beruht. Tatsächlich hemmt Scopoletin die Keimung von P. pachyrhizi-Sporen effektiv. Es scheint aber in der Sojabohne nicht vorzukommen. Eine Rekonstitution der Scopoletinsynthese in transgenen Sojapflanzen reduzierte die Empfindlichkeit für SBR zwar etwas; eine zu hohe Scopoletinkonzentration aber schädigte die Pflanzen. Wir schlagen nun vor, die Nichtwirt-Resistenz der Sonnenblume gegen SBR auf die Sojabohn zu übertragen und das Scopoletin zunächst mithilfe eines bereits identifizierten Transportproteins auf die Blattoberfläche zu transportieren, wo es P. pachyrhizi-Sporen direkt und ohne pflanzenschädigende Nebenwirkungen bekämpfen soll. Gleiches schlagen wir für Isoscopoletin vor, das P. pachyrhizi ebenfalls sehr effektiv bekämpft, im Gegensatz zu anderen Cumarinen aber besonders lichtstabil ist. Außerdem wollen wir die Biosynthese von Sideretin in transgenen Pflanzen nachstellen und seinen Wirkmechanismus aufklären. Als komplementäre und möglicherweise synergistische Strategie beabsichtigen wir, antimikrobielle Blattoberflächen-Proteine, die bei der Nichtwirts-Resistenz der Sonnenblume gegen den SBR eine wichtige Rolle spielen, in transgenen Ansätzen an die Blattoberfläche der Sojabohne zu transportieren, wo sie P. pachyrhizi effektiv bekämpfen sollen. Sojapflanzen, die Cumarine und/oder gegen P. pachyrhizi aktive Proteine auf der Blattoberfläche akkumulieren, sind vielversprechend, um die Sojabohnenproduktion auch bei verringertem Fungizid-Einsatz sicherzustellen.
Objectives: 1. To test if the concept of novel and hybrid ecosystems forwarded by R. Hobbs and colleagues applies to degraded subtropical grasslands, i.e. if these ecosystems group along axes of deviation in abiotic conditions and biotic composition from reference ecosystems. 2. To investigate the extent to which ecosystem functions in the hybrid and novel ecosystems differ from reference grasslands, and whether these differences are related to deviation from the biodiversity of reference systems. 3. To manipulate degraded grasslands through selected restoration methods to identify transition thresholds and to test if restorability of abiotic conditions and biotic composition corresponds to restorability of ecosystem functions. A large-scale rapid ecosystem assessment will form the analytical basis of the study, followed up by field experiments on seed limitation (i.e. lack of seed bank or dispersal) and site limitation (i.e. lack of safe sites for germination and inadequate conditions for plant establishment). The experiments will be conducted in a factorial design testing for transition thresholds between degradation stages.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 153 |
| Kommune | 1 |
| Land | 18 |
| Weitere | 11 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 93 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 152 |
| Text | 19 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 19 |
| Offen | 152 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 156 |
| Englisch | 46 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 6 |
| Dokument | 10 |
| Keine | 112 |
| Webseite | 54 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 132 |
| Lebewesen und Lebensräume | 172 |
| Luft | 84 |
| Mensch und Umwelt | 171 |
| Wasser | 98 |
| Weitere | 163 |