Das Projekt "Teilvorhaben 2: Etablierung der in vitro-Kultivierung unter sterilen Bedingungen und Produktivitätssteigerung durch Smart Sphagnum Breeding" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Biologie II durchgeführt. Die Verwendung von fossilem Torf für Substrate im Erwerbsgartenbau trägt substantiell zur Klimaerwärmung bei (CO2-Emission), führt zu Verlusten an Biodiversität und anderen Moor-Ökosystemdienstleistungen sowie an landwirtschaftlich nutzbarer Fläche. Torfmoos-Biomasse ist die meistversprechende Alternative. Sie kann mit vielfältigen Benefits nachhaltig auf wiedervernässtem, degradiertem Hochmoor kultiviert werden. Diese Paludikultur reduziert CO2-Emissionen, erhält landwirtschaftliche Flächen, erhöht Biodiversität, erhält Arbeitsplätze im ländlichen Raum und stärkt die regionale und nationale Wirtschaft. Die Ziele von 'MOOSzucht' sind Produktivitätssteigerung auf züchterischer Basis, um Torfmoos rentabel anzubauen, und die massenhafte Vermehrung von Torfmoos als Saatgut für die Umsetzung von Torfmooskultivierung im industriellen Maßstab. Das Teilvorhaben ALU zielt darauf, hochproduktive Torfmoose in axenische In vitro Kultur zu bringen (Kultur unter sterilen Bedingungen), um sie durch Polyploidisierung züchterisch bearbeiten zu können (Smart Sphagnum Breeding) und um mit individuell optimierten Wachstumsmedien einen Produktionsprozess in Rührkessel-Photobioreaktoren zu etablieren. Im TV-ALU werden die produktivsten Torfmoose in axenische In vitro-Kultur gebracht, indem Zellen mit Stammzellcharakter durch Oberflächensterilisierung dekontaminiert werden. Nach Regeneration der Torfmoose werden die Kultivare züchterisch bearbeitet, indem durch Protoplastenisolierung und -fusion in der Produktivität gesteigerte polyploide Kultivare erzeugt werden. Für die Massenvermehrung im Photobioreaktor werden geeignete Kulturparameter (Medienzusammensetzung, pH, Temperatur, Licht) entwickelt und die Produktion in 5l-Rührkessel-Photobioreaktoren etabliert. Die Kulturparameter werden in enger Zusammenarbeit mit den Partnern im TV-KIT entwickelt und alle Ergebnisse für die Massenvermehrung im Trickle bed-Reaktor zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Evaluierung, Züchtung, genetische Charakterisierung sowie Sortenprüfung von Schwarz- und Balsampappeln und Weiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt durchgeführt. Es besteht weiterhin hoher Bedarf an der Züchtung neuer Schwarz- und Balsampappelsorten sowie Weiden-Sorten, die optimal an die Verwendung als Energiepflanzen in Kurzumtriebsplantagen (KUP) angepasst sind. Aufbauend auf den Erfahrungen und Ergebnissen von FastWOOD I und II sollen einerseits die inter- und intraspezifischen Kreuzungen fortgeführt werden. Andererseits soll mit Hilfe von innovativen Methoden wie z.B. der Polyploidisierung und Generierung von Di-haploiden Plus-Linien die genetische Diversität und Sortenvielfalt erweitert werden. Die Charakterisierung der neuen Sorten wird weiterhin mittels bewährter Mikrosatelliten-Sets (erarbeitet in FastWOOD) durchgeführt. Bearbeitete Arten: Schwarz- und Balsampappel, Weiden; Auswahl der Kreuzungspartner und Anpassung des Züchtungsprogramms auf Basis der Evaluierung der bisherigen Kreuzungsserien; Durchführung weiterer Kreuzungsserien mit neuen heimischen Eltern und Material aus dem asiatischen und amerikanischen Raum; Erhaltung bestehender und Anlage neuer Sortenprüfungen; Prüfung von Klonen auf Eignung im Maxirotationsanbau; Anlage von Klonarchiven und Populetumen; Erzeugung polyploider Genotypen; Generierung von Di-haploiden Plus-Linien; Versuche zur Blühstimulation jungen Pflanzenmaterials; Kontinuierliche genetische Charakterisierung des neu gezüchteten Materials; Prüfung der Resistenz gegen pilzliche und bakterielle Pathogene; Phänotypische Charakterisierung; Erweiterung der Datenbank.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Vermehrung und Polyploidisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von hortilab - Labor für pflanzliche Gewebekultur durchgeführt. Vorhabensziel Zuchtarbeiten zur Entwicklung von kasachischem Löwenzahn (Taraxacum koksaghyz) als nachwachsender Industrierohstoff mit Mehrfachnutzung (Kautschuk, Inulin) sollen weitergeführt werden. Ziele des Vorhabens sind weitere Selektionsschritte im Pflanzenmaterial unter Nutzung unterstützender und beschleunigender Zuchtmethodik (Molekulare Marker, Biomarker, In vitro-Techniken, NMR-Analytik). Ferner soll Saatgut für weitere Vermehrungen gewonnen sowie Wurzeln zur Extraktion von Kautschuk und Inulin geerntet werden. Die Extrakte werden im Pilotmaßstab weiter bearbeitet. Rohstoffchargen sollen bereitgestellt und ihre technischen und physikochemischen Eigenschaften beurteilt werden. Arbeitsplanung In spaltenden Taraxacum koksaghyz Populationen sollen genetische Analysen für agronomisch und metabolomisch relevante Merkmale durchgeführt werden. Isoprenoide und Inulin sollen NMR-analytisch erfasst werden. Selektierte Genotypen sollen in vitro vermehrt, z.T. polyploidisiert sowie in vitro beschleunigt zur Blüte gebracht werden. Sequenzen der Schlüsselgene relevanter Stoffwechselwege sollen als Selektionsmarker eingesetzt und weitere Marker zur Spezies-Identifikation sowie zur markergestützten Rückkreuzung eingesetzt werden. Verschiedene Taraxacum-Arten und daraus hergestellte Bastarde sollen in ihren agronomischen Eigenschaften züchterisch verbessert und letztendlich als Industrierohstoff bereitgestellt werden. Saatgut und Wurzeln werden auf Praxisflächen erzeugt.
Das Projekt "Heimische Wildpflanzen als Grundlage zur Entwicklung ressourcenschonender Biomasseproduzenten (WaGBio)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Saaten Zeller GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist eine erhebliche Ertragssteigerung der Biomasseproduktion von blütenreichen mehrjährigen Wildpflanzenmischungen. Dieses Ziel soll durch eine stärkere Fokussierung auf die wuchskräftigsten Arten innerhalb der Mischungen und deren züchterische Bearbeitung erreicht werden. Das Vorhaben soll bei mindestens drei Wildpflanzen-Arten mit hohem Potential der Biomasseproduktion und hoher Anpassungsfähigkeit an verschiedene Anbau- und Umweltbedingungen den Schritt von der Wildpflanze zur Kulturpflanze vollführen. In Vorarbeiten erwiesen sich der Rainfarn (Tanacetum vulgare) und der Beifuß (Artemisia vulgaris) als besonders vielversprechend für eine ressourcenschonende Biomasseproduktion, insbesondere vor dem Hintergrund einer begrenzten und zeitlich ungleich verteilten Wasserverfügbarkeit. Es ist zu erwarten, dass aufgrund der noch großen Ausgangsvariabilität in den genetischen Ressourcen gerade die ersten Selektionsschritte bei diesen Wildpflanzen zu erheblicher Steigerung des Biomasseertrages führen. Die Generierung einer maximalen Ausgangsvariabilität erfolgt durch weitere Aufsammlungen von Wildpopulationen sowie die Schaffung neuer intraspezifischer Variabilität durch Kreuzung und Polyploidisierung (Arbeitspakete 1 + 2). Im Hinblick auf den Einsatz der Einzelarten im Mischungskontext erfolgt eine simultane und parallele Selektion der einzelnen Arten auf komplementäre Eigenschaften (Keimung, Biomassebildung, Erntezeitpunkt, AP 3). Neu selektierte Linien werden auf ihre Saatgutqualität (Keimrate, Kontrolle auf samenbürtige Pathogene) und das Potential der Saatgutproduktion geprüft (AP 4). Auf Grundlage der im AP 4 gewonnenen Erkenntnisse sollen Methoden zur Inkrustierung der Feinsämereien (Multipillierung, Artemisia, Tanacetum) entwickelt werden (AP 5). Ein weiteres Arbeitspaket (AP 6) umfasst die Koordination und die projektbegleitende Öffentlichkeitsarbeit des Vorhabens.