Das Projekt "Nadelholz für die Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Holzforschung (IHF) durchgeführt. Klimamodelle sagen eine weitere Erhöhung der Lufttemperatur und gleichzeitig Änderungen in der Niederschlagshäufigkeit sowie - Intensität voraus. Hohe Temperaturen fördern Trockenperioden und Hitzewellen - wie z.B. im Jahr 2003 - werden alle paar Jahre auftreten. Ostösterreich ist eine Trockenregion mit jährlichen Niederschlagssummen zwischen 500 und 700 mm. Daher ist die Wasserverfügbarkeit einer der wichtigsten Parameter bezüglich der Stabilität der Wälder in Ostösterreich. Die negativen Effekte klimatischer Extremereignisse sind nicht nur im Jahr des Auftretens sichtbar. Sie zeigen Wirkung auf die Vitalität und Wüchsigkeit der Bäume über mehrere Jahre hinweg. Zum Beispiel konnten nach der Trockenphase 2003 in Zentraleuropa Effekte an Nadeln sowie auf den Zuwachs über bis zu vier Jahre beobachtet werden. Auch die Holzdichte, der wichtigste Parameter der Holzqualität, wird von Trockenperioden beeinflusst. Daher bedrohen klimatische Extremereignisse nicht nur die Stabilität der Wälder, das Einkommen und das finanzielle Risiko der Waldbesitzer sondern auch mögliche Fördergelder der Nationalen Regierung und der Europäischen Union. Die klimatischen Verbreitungsgrenzen von Baumarten werden nicht nur durch mittlere Temperatur- oder Niederschlagswerte bestimmt, sondern in weit größerem Maße von Klimaextremen. Auf Grund der zu erwartenden Änderungen des Klimas muss der Faktor Trockenresistenz verstärkt bei der Auswahl von Baumarten und Samenherkünften sowie Waldbauliches Planen und Handeln berücksichtigt werden. Der vorliegende Projektantrag hat das Ziel, die Reaktion der für die österreichische Forstwirtschaft ökonomisch bedeutsamen Nadelhölzer Fichte, Lärche, Tanne und Douglasie auf Trockenperioden der Vergangenheit mittels Röntgen-densitometrischer Messungen zu bestimmen. Die wesentlichen Fragen des Projektes sind: Wie stark reagieren die Baumarten mit Zuwachseinbußen und Holzdichteveränderungen? Welche Dauer und Intensität muss eine Trockenperiode aufweisen, um für die jeweilige Baumart relevant zu sein? Wie groß ist die genetische Variation der Trockenreaktion der Baumarten und kann diese Variation genutzt werden, um zukünftige Baumpopulation an das erwartete Klima durch Selektion geeigneter Herkünfte anzupassen? Die dendroklimatologischen Untersuchungen werden an Individuen von Herkunftsversuchen, d.h. von Versuchen, auf denen eine Vielzahl verschiedener Samenherkünfte gemeinsam angepflanzt wurden, durchgeführt. Die hier angestrebte Analyse der Trockenreaktion verschiedener Baumarten und Herkünfte wird unser Verständnis der klimatischen Grenzen von Baumarten verbessern und wichtige Impulse zur Entwicklung von Adaptationsmaßnahmen für vitale Wälder unter zukünftigen Klimabedingungen geben.
Das Projekt "Complex study and physical mapping of genes in hexaploid wheat, responsible for embryo development of wheat-rye hybrids via interaction with rye genome" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. One of the reproductive barriers that can isolate species is embryo lethality which is due to disfunctional interaction between parental genomes. Embryo lethality obtained in crosses of hexaploid wheat with diploid rye is the result of complement interaction between the two genes/alleles Eml-A1 and Eml-R1b from wheat and rye, respectively. In addition, the 1D wheat chromosome carries unknown genetic factor(s) which have strong effect on the viability of wheat-rye hybrid seeds. The goals of the project are: (I) physical mapping and studying dosage effect of Eml-A1 gene (II) development of a method for overcoming embryo lethality in wheat-rye hybrids and (III) physical mapping and cytological study of chromosome 1D wheat gene(s) essential for seed development in wheat rye hybrids. The development of a method of regeneration in callus culture from abnormal immature embryos with lethal genotype by indirect organogenesis will enable us to study the interaction and expression of incompatible wheat Eml-A1 and rye Eml-R1b alleles causing embryo lethality. New information about genes, involved in apical meristem development in early stages of embryogenesis of wheat-rye hybrids (and of other plants) will be gained.
Das Projekt "Genetik der Mikrosporenembryogenese und der DH-Erstellung bei Raps (Brassica napus L.)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Abteilung Agrarökologie durchgeführt. Mikrosporenembryogenese und doppelhaploide (DH) Linien spielen heute eine große Rolle in der praktischen Züchtung, vor allem aber in der Forschung. Andererseits ist wenig über die genetischen Mechanismen bekannt, die die verschiedenen limitierenden Schritte in der Herstellung von DH-Linien - embryogenes Potential, Diploidisierungsrate und die Rate der 'Direkten Embryo- Pflanze Konversion' - kontrollieren. Aufbauend auf der Beobachtung, dass sich unterschiedliche Genotypen von Raps stark in der Effizienz der Herstellung von DH-Linien unterscheiden sollen daher in dem vorgeschlagenen Vorhaben mit Raps als Modellobjekt genetische Faktoren kartiert werden, die diese Schritte kontrollieren. Dazu sollen zunächst mit Hilfe von AFLP-Markern Genomregionen mit gestörten Spaltungen in aus Mikrosporen entwickelten spaltenden Populationen, die verschiedene Stadien der DH-Entwicklung repräsentieren und einen bzw. mehrere der o.g. limitierenden Schritte durchlaufen haben, bestimmt werden. Die Effekte dieser Regionen auf die verschiedenen limitierenden Schritte sollen anschließend in geeigneten intervarietalen Substitutionslinien verifiziert werden. Darüber hinaus sollen die Positionen der kartierten Faktoren mit der Lage von Kandidatengenen für die Mikrosporenembryogenese im Rapsgenom verglichen werden um Genloci zu identifizieren, die ursächlich mit dem embryogenen Potential zu tun haben. Dazu sollen die verschiedenen Loci der Kandidatengene aus dem polyploiden Rapsgenom amplifiziert und sequenziert werden. Aufbauend auf den Sequenzen werden dann Marker entwickelt und die Loci kartiert.
Das Projekt "Teilprojekt: Funktionelle Diversität von Mykorrhizapilzen in Beziehung zu Landnutzungsänderungen und Ökosystemfunktionen (Ectomyc)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Forstbotanik und Baumphysiologie durchgeführt. Im Projekt ECTOMYC werden Ökosystemfunktionen und Artenreichtum von Ektomykorrhizapilzen an den Wurzeln ihrer Wirtsbäume untersucht und die Reaktion dieser Pilzgesellschaften auf Waldbewirtschaftungsmaßnahmen charakterisiert. Unsere Ergebnisse zeigten, dass Boden pH, Bewirtschaftungsintensität, Baumart und Wurzelnährelementgehalt Triebkräfte für die taxonomische Zusammensetzung von Pilzgesellschaften sind. Mit Hilfe stabiler Isotope (15NO3-, 15NH4+) zeigten wir, dass verschiedene Ektomykorrhiza-Arten große Unterschiede im Hinblick auf ihre N-Anreicherung aufwiesen. Dies zeigt, dass erhebliche Art-spezifische Unterschiede in der Pilzgemeinschaft für die N-Akquise bestehen. Über den gesamten Gradienten der Waldplots in den Exploratorien wurde ein signifikanter Zusammenhang zwischen N und der Zusammensetzung der Pilzgesellschaften nachgewiesen. Obgleich 'traits' von Pilzen wichtig für Dynamik von Nährstoffkreisläufen in Ökosystemen sind, gibt es nur wenige Untersuchungen über die Substratpräferenzen von Pilzen in ihrer natürlichen Umgebung. Um diese Wissenslücken zu schließen, planen wir in der neuen Phase folgende Untersuchungen: i) Analyse der zeitlichen und räumlichen Variation der Zusammensetzung der Pilzgesellschaften an Wurzeln (Mkcorrhiza, Saprophyten, Pathogene) und ihrer potentiellen Triebkräfte (Landnutzung, Klima, Boden, Wurzelnährelemente) ii) Analyse von Substratpräferenzen von Pilzgesellschaften in Köderexperimenten iii) Etablierung kausaler Zusammenhänge zwischen forstlichen Eingriffen (Lückenhieb), Veränderungen der Wurzelphysiologie und der Funktion und Diversität von unterschiedlichen ökologischen Gruppen in Pilzgesellschaften Um diese Ziele zu erreichen, soll die Diversität der Pilzgesellschaften auf den 150 experimentellen Waldplots untersucht und die Ergebnisse genutzt werden, um die Zeit-räumliche Variation der Pilzgesellschaften von 2014-2020 zu erforschen. Des Weiteren werden wir Substratköder auslegen und die besiedelnden Pilzgemeinschaften untersuchen. Durch das neue Waldexperiment (Auflichtung) wird der Kohlenstofffluss in den Boden stark verändert. Wir wollen diese Situation nutzen, um den Einfluss auf die Wurzelphysiologie, die Wurzel-assoziierten Pilzgesellschaften und mögliche feedback Reaktionen auf die Baumernährung zu analysieren. Insgesamt werden die Ergebnisse zu einem besseren Verständnis von funktionalen Zusammenhängen von Artengemeinschaften in Ökosystemen beitragen.
Das Projekt "PREDICT: Omics-basierte Modelle zur Vorhersage der Ertragsleistung von Rapshybriden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Heterosis, oder Hybridleistung, ist ein wichtiger Mechanismus für die Verbesserung des Ernteertrags fremdbefruchtender Ackerfrüchte. Bei Raps (Brassica napus L.) stellen Hybriden heute weltweit den Hauptmarktanteil für Saatgut. Im Gegensatz zu anderen wichtigen Hybridfrüchten, wie zum Beispiel Mais, zeigt Raps jedoch nur vergleichsweise geringe Heterosiseffekte für Ertrag. Die Rapszüchtungsindustrie hat daher ein grosses Interesse an einer Optimierung der Heterosis für die Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Hybriden. Basierend auf früheren Beobachtungen liegt diesem Projekt die Hypothese zugrunde, dass Heterosis von Entwicklung und Ertrag durch allgemeine regulatorische Faktoren beeinflusst ist. Spezifische Allelkombinationen dieser Faktoren, zusammen mit den durch sie vermittelten Metaboliten- und Genexpressionsprofilen, sind daher mit einer verstärkten Heterosis assoziiert. Ziel dieses Projektes ist, Omics-basierte Modelle zu entwickeln, die eine Vorhersage der Heterosis des Samenertrags in Raps-Elitehybriden ermöglichen. Die Entwicklung und Validierung solcher Modelle zur Vorhersage der Hybridleistung beinhaltet den Vergleich von DNA-Sequenzen und Metaboliten- sowie Transkriptomdaten aus einem großen Set von Elite-Elternlinien mit umfangreichen phänotypischen Entwicklungsdaten und Ertragsbonituren der F1-Nachkommenschaft unter Freilandbedingungen. Für die Genotypisierung mittels genomweiter single-nucleotide polymorphism (SNPs) Marker wird das neue B. napus 60k-SNP Infinium Array genutzt. Mittels neuester Methoden zur mRNA-Sequenzierung, Massenspektrometrie und Hochdurchsatz-Phänotypisierung werden darüber hinaus auch Daten zum Transkriptom, Metabolom und Phänotyp erhoben. So soll ein Omic-Selektionsprofil erstellt werden, das in Kombination mit entsprechenden analytischen und statistischen Methoden den Züchtungsprozess beschleunigen und den Selektionserfolg verbessern kann, indem Elternlinien mit dem höchstem Potential für die Erzeugung von neuen Hochleistungshybriden bereits zu einem frühen Zeitpunkt vorausgewählt werden können. Die Identifizierung von geeigneten genomischen, transkriptomischen oder metabolomischen Indikatoren zur Vorhersage der Heterosis wird darüberhinaus zu einem besseren Verständnis der molekularen Prozesse und Mechanismen beitragen, die an der Ausprägung der Heterosis in Raps beteiligt sind. In Zusammenarbeit mit zwei führenden deutschen Herstellern für Raps-Hybridsorten (Norddeutsche Pflanzenzucht Hans-Georg Lembke KG and Deutsche Saatveredelung AG) werden wir unsere Grundlagenforschung zu einem ebenso fundamental wichtigen wie auch wertschöpfenden Prozess der Pflanzenzüchtung in ein System zur Verbesserung der Hybridzüchtung mit starkem kommerziellen Potential einbringen.
Das Projekt "Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Staatsbetrieb Sachsenforst 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 "Entwicklung genetischer Marker zur Gattungs- und Arterkennung in Holzverbundprodukten mittels Next Generation DNA-Barcoding" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt.
Das Projekt "Optimierung der Saatgutproduktion standortgerechter Gräser und Leguminosen für die Grünlandwirtschaft und den Landschaftsbau im Alpenraum" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein (HBLA) durchgeführt. Das wichtigste Potenzial für einen Grünland- und Viehbauern sind seine Wiesen, Weiden und das Feldfutter. Grundfutter in bester Qualität hat deutlich positive Auswirkungen auf das Betriebsergebnis. Voraussetzung dafür sind stabile, ausdauernde, harmonische, gesunde, hochverdauliche, Ampfer-freie, dem Klima und der Nutzung angepasste Pflanzenbestände. Bei Über-, Nach- sowie Neuansaaten entscheidet die Qualität der Saatgutmischung, ob diese Ziele erreicht werden können. Die Ergebnisse der nationalen Sortenwertprüfung zeigen den speziellen Wert der in Österreich gezüchteten und vermehrten Sorten für die Grünlandwirtschaft. Nicht zuletzt durch die bevorzugte Einmischung dieser Sorten finden Qualitäts-Saatgutmischungen für das Grünland eine in Europa einzigartige Akzeptanz. Im Schnitt der Jahre werden mehr als 50% (ca. 900-1.100 t/Jahr) des gesamten für die Grünlandbewirtschaftung gekauften Saatgutes als Qualitätsmischung nachgefragt (Krautzer et al. 2011, ÖSTAT 2012). Es ist daher von größter Bedeutung, eine ausreichende Produktion und Versorgung des Saatgutmarktes mit diesen Arten/Sorten zu gewährleisten bzw. aufrecht zu erhalten sowie die Wirtschaftlichkeit der Sämereienproduktion zu verbessern. Die Saatgutproduktion von Gräsern, kleinkörnigen Leguminosen sowie Kräutern wird auch als 'die Hohe Schule des Pflanzenbaus' bezeichnet. Verwendung findet das daraus produzierte Saatgut in Saatgutmischungen für Grünland, Feldfutterbau, Landschaftsbau und Sonderstandorte (Krautzer et al. 2011). Bedingt durch besondere Anforderungen, die sich von der Aussaat über die Bestandespflege bis hin zur Ernte, Nachbehandlung und Reinigung hinziehen, sind gute Erträge und gute Preise eine Grundvoraussetzung. Die Anbaufläche für die Saatgutproduktion solcher Sorten und lokaler Herkünfte betrug in der Vergangenheit schon deutlich über 1200 ha. In den letzten Jahren erfolgte ein Einbruch auf etwa 800 ha, bedingt durch einen deutlichen Rückgang der Produktivität (AGES 2013). Von den betroffenen Vermehrern wird diese negative Entwicklung, neben steigenden Preisen im Getreide- und Maisbau, mit einer Stagnation bzw. sogar leicht rückläufigen Erträgen in der Sämereienproduktion erklärt. Entgegen früheren Gepflogenheiten findet sich kaum mehr publizierte Literatur über moderne Produktionstechnik für Sämereien. Zunehmend wird dieses Know How als Firmengeheimnis unter Verschluss gehalten. Um moderne Saattechnik, effiziente Unkrautregulierung sowie dem Stand der Entwicklung angepasste Produktions- Ernte- und Reinigungstechnik in die Produktionsabläufe der einzelnen Arten/Sorten zu integrieren, ist daher eine umfangreiche Betreuung der Vermehrer sowie eine ausreichende Versuchstätigkeit zur Verbesserung einzelner Produktionsabläufe dringend notwendig. Zusätzlich müssen auch dringend verbesserte, wirtschaftlichere Produktionssysteme für die Erzeugung von Biosaatgut entwickelt werden. (Text gekürzt)
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bionorica SE durchgeführt. Die Mobilisierung von Dendromasse aus Wäldern zur Bioenergiegewinnung ist limitiert. Die schnellwachsende Gattung Salix ist hervorragend geeignet für die Anpflanzung in Kurzumtriebsplantagen und Nutzung des Kernholzes für die Bioenergie. Die Weidenrinde könnte zusätzlich für pharmazeutische Zwecke genutzt werden. Bisher existieren keine Untersuchungen und Korrelationen von pharmakologischen Effekten zu einzelnen bioaktiven Sekundärmetaboliten der Weidenrinde. Auch wurden die Phytopharmaka aus Weidenrinde bisher nur hinsichtlich ihres Salicingehaltes bewertet, während andere Sekundärmetabolite unberücksichtigt blieben. Die Züchtungsprogramme konzentrierten sich bisher auf die Biomasseproduktion und nicht auf bioaktive Substanzen. Deshalb soll in der geplanten Studie die natürliche genetische Biodiversität von Weidenarten genutzt werden, um durch gezielte Kreuzungen unterschiedliche Chemotypen zu generieren, welche hinsichtlich ihrer Bioaktivität bzw. therapeutischen Potentials getestet werden. Im Vorhaben sollen wüchsige Weidenklone mit hohem therapeutischem Potential identifiziert werden, welche zur Nutzung als Phytopharmaka geeignet sind.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Humboldt-Universität zu Berlin, Albrecht Daniel Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften, Fachgebiet Urbane Ökophysiologie der Pflanzen durchgeführt. Die Mobilisierung von Dendromasse aus Wäldern zur Bioenergiegewinnung ist limitiert. Die schnellwachsende Gattung Salix ist hervorragend geeignet für die Anpflanzung in Kurzumtriebsplantagen und Nutzung des Kernholzes für die Bioenergie. Die Weidenrinde könnte zusätzlich für pharmazeutische Zwecke genutzt werden. Bisher existieren keine Untersuchungen und Korrelationen von pharmakologischen Effekten zu einzelnen bioaktiven Sekundärmetaboliten der Weidenrinde. Auch wurden die Phytopharmaka aus Weidenrinde bisher nur hinsichtlich ihres Salicingehaltes bewertet, während andere Sekundärmetabolite unberücksichtigt blieben. Die Züchtungsprogramme konzentrierten sich bisher auf die Biomasseproduktion und nicht auf bioaktive Substanzen. Deshalb soll in der geplanten Studie die natürliche genetische Biodiversität von Weidenarten genutzt werden, um durch gezielte Kreuzungen unterschiedliche Chemotypen zu generieren, welche hinsichtlich ihrer Bioaktivität bzw. therapeutischen Potentials getestet werden. Im Vorhaben sollen wüchsige Weidenklone mit hohem therapeutischem Potential identifiziert werden, welche zur Nutzung als Phytopharmaka geeignet sind. Zunächst wird das Sekundärmetabolitprofil der Rinde von vielversprechenden Salix-Arten sowie inter- und intraspezifische Kreuzungen bestimmt. Gesamtextrakte von Weidenrindenklonen mit einem unterschiedlichen Chemoprofil werden in humanen Zellassays getestet und zu positiven Wirkungen korreliert. Mögliche Toxizität und ungewollte Wechselwirkungen werden erfasst. Auch wird die Bioaktivität sowie Bioverfügbarkeit der Extrakte in Zellassays und Tierversuchen zu den in der Rinde vorhandenen sekundären Pflanzeninhaltsstoffen korreliert. In weiterführenden Untersuchungen werden die relevanten bioaktiven Komponenten aktivitätsorientiert isoliert und identifiziert. Weidenklone mit dem gewünschten therapeutischen Inhaltsstoffprofil und guter Wachstumsparameter werden generiert.
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