Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz durchgeführt. Mit dem Klimawandel und einhergehenden Veränderungen in Temperatur und Niederschlagsverteilung sind Winterackerbohnen zunehmend als Alternative zu Sommerackerbohnen interessant. Voraussetzung ist ihre weitere züchterische Bearbeitung. Das Gesamtziel des Verbundvorhabens besteht in der Identifizierung von DNA-Markern auf der Basis der Assoziationskartierung, die ein markergestütztes 'pre-breeding' von Winterackerbohnen mit verbesserter Trockentoleranz erlauben sollen. Die Arbeitsplanung gliedert sich in drei Komplexe: (1) Die Kartierung von DNA-Markern: 2000 AFLP sollen mittels einer geeigneten Linienpopulation kartiert werden. (2) An einem zweiten Satz von größer als 200 Linien erfolgt die Analyse der Assoziation von DNA-Markern mit Merkmalen. Die physiologische Charakterisierung der Ackerbohnenlinien bezüglich ihrer Trockentoleranz findet unter reproduzierbaren Laborbedingungen an 4 Wochen alten Pflanzen statt. Merkmale sind die Membranstabilität, gemessen als 'electrolyte leakage', das relative Blattwasserdefizit, der Prolingehalt, der Gesamtgehalt löslicher Zucker, der Gehalt an Glycinbetain sowie der Chlorophyllgehalt, gemessen mittels SPAD-Meter. (3) An 40 Linien (Validierungssatz) wird die Trockentoleranz unter freilandnahen Bedingungen im Rain out-Shelter evaluiert. Neben der 13C Diskriminierung als Parameter der Wassernutzungseffizienz werden hier in 3 Umwelten vor allem Ertrag einschließlich Ertragsparametern und Ertragsstabilität ermittelt. Außerdem sollen Feldversuche mit chemischer Sikkation durchgeführt werden, um zu untersuchen, ob solche bei Getreide in der Züchtung auf Trockentoleranz angewandten Methoden für Ackerbohnen relevant sind. Vergleichbare Arbeiten bei Ackerbohnen liegen bislang nicht vor. Die Züchtung trockentoleranter Ackerbohnen wird die Absatzmöglichkeiten für Sorten im In- und Ausland ebenso verbessern, wie Anbauwürdigkeit und Nachhaltigkeit des Anbaus von Ackerbohnen als einheimische Leguminosen. Erkenntnisse und Material stehen über die GFP der Pflanzenzüchtung zur Verfügung.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-Universität Göttingen, Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Abteilung Pflanzenbau durchgeführt. Bei alleinigem Maissilage-Input in Biogasanlagen reichen die Spurenelemente, z.B. Cobalt, für eine optimale Methanbildung nicht aus. Derzeit werden in Deutschland in mehr als 3.000 Biogasanlagen industrielle Additive zugeführt, um diesen Mangel zu beheben. Die Additive verursachen Kosten und bergen Risiken sowohl für den Anwender als auch die Umwelt. Alternative Energiepflanzen akkumulieren im Vergleich zu Mais erheblich mehr Spurenelemente. Die Hypothese ist, dass durch die Zumischung alternativer Energiepflanzen eine ausreichende Spurenelementversorgung für die Vergärung gewährleistet ist. Die Anbauwürdigkeit der alternativen Energiepflanzen wird durch den Bewertungsindex IrA abgebildet. Eine Vielzahl ökologischer, aber auch ökonomischer und sozialer Aspekte fließt in IrA ein. In quasi-kontinuierlichen Laborfermentern wird die zugrunde liegende Hypothese, die Spurenelementversorgung über Pflanzen sicherzustellen, geprüft. Korrelationen von Elementkonzentrationen, Prozessdaten sowie der Zusammensetzung und Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaften im Biogasreaktor sollen wesentliche Zusammenhänge aufzeigen. Es sind 2-jährige Feldversuche (2014/15 und 2015/16) in Göttingen (Löss) und Verliehausen (sandiger Schluff) geplant. Als spurenelementreiche Feldfrüchte werden z.B. eine mehrjährige Blühmischung in Dauerkultur, Wickroggen und Winterackerbohnen als Winterungen sowie Sommerackerbohnen und Amarant als Sommerungen geprüft. Diese Energiepflanzen werden mithilfe des Indexes der relativen Anbauwürdigkeit (IrA) bewertet. IrA berücksichtigt u.a. TM- und Methanertrag, Spurenelementgehalt, Wurzelbildung, Nmin im Boden über Winter und Wassergehalt des Bodens nach der Ernte. Anbaukosten und Akzeptanz gehen ebenfalls mit ein. Nach den Winterungen wird Mais als Zweitfrucht angebaut um die Vorfruchtwirkung der Winterungen zu erfassen. Von ausgewählten Varianten wird Gärsubstrat in Form von Silage hergestellt und den Projektpartnern in Leipzig zur Verfügung gestellt.