Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Staatsbetrieb Sachsenforst durchgeführt. Ergebnisdarstellung: Von Januar 2014 bis April 2019 bearbeitete der 2124951 - Staatsbetrieb Sachsenforst (SBS), Pirna, in Kooperation mit der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt (NW-FVA), dem Bayerischen Amt für Waldgenetik (AWG) und dem Thünen-Institut für Forstgenetik (Thünen) das Verbundvorhaben 'Bereitstellung von leistungsfähigem und hochwertigem Forstvermehrungsgut für den klima- und standortsgerechten Wald der Zukunft'. Hauptziel war, durch eine Institutionen-übergreifende Auswertung langjähriger Herkunfts- und Züchtungsversuche der Fichte, Douglasie, Waldkiefer, Bergahorn, Trauben- und Stieleiche sowie der Gattung Lärche Grundlagen für die Bereitstellung von leistungsfähigem und hochwertigem Forstvermehrungsgut unter besonderer Berücksichtigung des Klimawandels zu schaffen. Der SBS koordinierte alle Tätigkeiten zur Gattung Lärche und bearbeitete mit dem Forstlichen Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha der ThüringenForst AöR Thüringen und Sachsen. Die Versuchsflächen-Auswertungen dienten zur Ausweisung von Verwendungszonen bei der Europäischen Lärche und der Hybridlärche sowie als Grundlage für die Auswahl von ca. 950 Plusbäumen der genannten Arten und deren Vermehrung zur Anlage von Klonarchiven. Die genetische Untersuchung der Lärchen-Plusbäume lieferte Informationen zur Artzuordnung und genetischen Variation innerhalb der drei berücksichtigten Lärchen-Arten. Die Untersuchung von Douglasien-Nachkommenschaften auf ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Trockenheit und Frost ermöglichte konkrete Aussagen über ihre Anbaufähigkeit unter sich ändernden klimatischen Bedingungen. Die erzielten Ergebnisse können über das Internetportal des Vorhabens www.fitforclim.de abgerufen werden. Aufgabenbeschreibung: Das Vorhaben legt die Grundlagen für die Erzeugung von hochwertigem Forstvermehrungsgut mit adäquater genetischer Diversität, um unter den Bedingungen des Klimawandels ein produktives Wachstum in stabilen und anpassungsfähigen Beständen zu ermöglichen. Neben der Steigerung der Wuchsleistung (Erhöhung der CO2-Bindung) wird auch eine Qualitätserhöhung verfolgt. Erarbeitung gemeinsamer Kriterien für Evaluierung Versuchsanlagen, Auslese von Plusbäumen, Standardisierung von Verfahren sowie Entwicklung einer Datenbank. Evaluierung der Versuchsanlagen, zentrale Auswertung der Daten für Lärche, Ergebnisdarstellung, Definition von Saatgutverwendungszonen. Erfassung von Plusbäumen in Versuchsanlagen und Erntebeständen, Zentrale Erfassung, Auswahl geeigneter Plusbäume für Aufbau von Zuchtpopulationen. Koordination der Vermehrungsarbeiten für die Gattung Lärche. Heterovegetative Vermehrung der Plusbäume. Prüfung von Douglasien-Pflanzen auf Resistenz gegenüber Frost und Trockenheit. Prüfung von Fichten-Klonen auf Trockenresistenz. Zentrale Genotypisierung der Lärchen-Plusbäume mit molekular-genetischen Markern. Betrieb Internetauftritt, Unterhaltung der Datenbank für Lärche.
Das Projekt "Polyamines and drought tolerance: Cross-talk of polyamine and calcium signalling in stress tolerance of barley" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Pharmazie durchgeführt. Drought is a major limitation for crop yield, and drought-tolerant crop cultivars are a worldwide requirement. Polyamines were shown to improve tolerance and recovery from drought, and recent results place spermine at a prime position for this effect. The mechanism of action of spermine is unknown, but there is strong evidence pointing to spermine modulation of cation channels. This project aims at investigating spermine formation and action in the crop Hordeum vulgare, distinguishing spermine from the positional isomer thermospermine. The enzyme responsible for spermine biosynthesis, H. vulgare spermine synthase (HvSPMS), will be characterized and its expression in response to drought will be analysed. To clarify mechanism(s) of spermine action, effects of genetic and pharmacological alteration of spermine levels on various drought and salt stress parameters will be determined in whole plant, cell culture and epidermal strip assays. The hypothesis that spermine is intricately linked to ion homeostasis and Ca2+ signalling will be tested by recombinant reporter proteins and ion analysis. A first approach to identify direct spermine targets is made by studying proteins to which spermine specifically binds.
Das Projekt "Teilprojekt TFZ, Straubing" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe, Technologie- und Förderzentrum durchgeführt. Problemstellung: Die neue Energiepflanze Sorghum (Sorghum bicolor) bietet derzeit das größte Potenzial zur Ergänzung von Mais als Biogassubstrat. Als besonders vorteilhafte Eigenschaften von Sorghum sind neben dem kurzen Vegetationszeitanspruch vor allem die relativ hohe Toleranz gegenüber Trockenstress bzw. die hohe Wassernutzungseffizienz zu nennen. Diese Pflanzenmerkmale könnten vor allem im Hinblick auf mögliche zukünftige klimatische Veränderungen immer wichtiger werden. Allerdings ist die hohe Wärmebedürftigkeit von Sorghum, die ihre Herkunft in den semi-ariden Tropen hat, bisher der limitierende Faktor für eine Kultivierung in Deutschland. Zielsetzung: Die züchterische Optimierung von Sorghum im Hinblick auf Kühletoleranz und Wassernutzungseffizienz steht im Vordergrund dieses Projektes. Angestrebt wird die Züchtung von leistungsfähigen Sorten, die auch bei niedrigen Temperaturen eine schnelle Jugendentwicklung zeigen und hohe Erträge erzielen. dabei sind Genotypen, die auch unter suboptimalen klimatischen Bedingungen diesen Vorteil zeigen, besonders erwünscht und selektionswürdig. In Feldversuchen mit insgesamt 66 Genotypen werden diese hinsichtlich ihrer Variabilität in Bezug auf Kühletoleranz, Trockenheitsresistenz und Wechselwirkungen der beiden Merkmale analysiert sowie der Trockensubstanzgehalt zur Ernte, die Nährstoffzusammensetzung sowie die Methanausbeute bereits etablierter Sorten untersucht. Arbeitsschwerpunkte: Untersuchungen zu Wachstum, Bestandsarchitektur und Ertrag bei Trockenstress im Feldversuch mit 6 (1. Versuchsjahr) bzw. 66 Genotypen (folgende Versuchsjahre) von Sorghum bicolor in einer bewässerten und nicht bewässerten Variante an einem trockenen Standort - Untersuchungen zur Kühletoleranz eines Sortiments bereits etablierter Sorten, insbesondere hinsichtlich des Auflaufverhaltens, der Jugendentwicklung und der Abreife, durch den Vergleich von zwei Saatterminen - Messung des Blattflächenindex (leaf area index, LAI) zur Überwachung der Blattstellung und des Bestandesschluss über die Vegetationszeit als Indikator für Kühle- oder Trockenstress - Einschätzung des Ertragspotentials, des Trockensubstanzgehaltes und der potenziellen Methanausbeute von Sorghum Genotypen im Vergleich zum Mais.
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 "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Über das umfassende Screening einer DH-Population aus einer 'stay-green' und einer effizient remobilisierenden Linie sollen Gerstenlinien identifiziert werden mit verbessertem Samenansatz und Kornertrag unter Trockenstress. Eine detaillierte Charakterisierung ausgewählter, kontrastierender Linien dient als Grundlage genetische Netzwerke zur Erhöhung von Trockenstresstoleranz zu beschreiben und molekulare Marker abzuleiten. Das entwickelte genetische Material steht direkt für die GMO-freie, züchterische Weiterentwicklung von trockenstresstoleranten Linien zur Verfügung. Durch den Industriepartner werden Doppel-Haploide Populationen erzeugt und nach Feldversuchen QTLs bestimmt und molekulare Marker abgeleitet. WP2: Screening einer F1-DH Population im Gewächshaus auf Toleranz gegen terminalen Trockenstress mithilfe physiologischer und biochemischer Analysen um 'stay-green' und früh seneszierende Phänotypen und deren Einfluss auf den Samenansatz zu identifizieren. Über die erhaltenen Daten werden in WP3 QTLs bestimmt. WP4: Beschreibung der molekularen und physiologischen Mechanismen für erhöhten Samenansatz und Kornertrag unter terminalem Trockenstress in ausgewählten DH-Linien und deren Eltern. Diese Daten werden mit einer vertieften Expressionsanalyse von Genen aus der Biosynthese der genannten Phytohormone verglichen, um die phytohormonellen Gleichgewichte und ihren Einfluss auf die C-Assimilation und den Samenansatz. Fortsetzung siehe Anlage
Das Projekt "Polyamines and drought tolerance: Cross-talk of polyamine and calcium signalling in stress tolerance of barley" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenernährung durchgeführt. Drought is a major limitation for crop yield, and drought-tolerant crop cultivars are a world-wide requirement. Polyamines were shown to improve tolerance and recovery from drought, and recent results place spermine at a prime position for this effect. This project aims at investigating spermine formation and action in the crop Hordeum vulgare, distinguishing spermine from the positional isomer thermospermine. To clarify mechanism(s) of spermine action, effects of genetic and pharmacological alteration of spermine levels on various drought and salt stress parameters will be determined in whole plant, cell culture and epidermal strip assays.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Klemm + Sohn GmbH & Co. KG durchgeführt. Infolge des Klimawandels sind extremere Wetterlagen mit lang anhaltenden Trockenperioden bei gleichzeitiger hoher Sonneneinstrahlung zu erwarten. Dem daher steigenden Bedarf an klima-angepassten Zierpflanzensorten möchte die Firma Klemm & Sohn im Verbund mit der Forschungsanstalt Geisenheim und dem Forschungszentrum Jülich in einem innovativen Projekt Rechnung tragen. Hierbei soll eine zuverlässige Phänotypisierungsmethode entwickelt und ausgetestet werden, mit deren Hilfe Petunien-Sorten hinsichtlich einer kombinierten Trocken- und Strahlungsstresstoleranz unter Praxisbedingungen geprüft und kategorisiert werden können. Das Vorhabensziel wird durch Entwicklung und Optimierung eines Versuchsstandes zur reproduzierbaren Konditionierung von Petunien hinsichtlich Strahlungs- und Trockenstress bei Petunien während der Anzucht im Gewächshaus erreicht. Dazu wird Klemm & Sohn entsprechende vorcharakterisierte Petuniensorten zur Verfügung stellen. Der Versuchsstand wird bei Klemm & Sohn selber auf seine Praxistauglichkeit hin getestet. Die mit Hilfe des Versuchsstandes unterschiedlich konditionierten Pflanzen werden weiteren Stressfaktoren ausgesetzt. Dazu werden gekoppelte De- und Rehydrierungsexperimente unter standardisierten Bedingungen eingesetzt. Diese Stresstests werden von physiologischen, biochemischen und morphologischen Analysen bei den Projektpartnern begleitet, um Mechanismen der Trocken- und Strahlungsstresstoleranz getrennt identifizieren und untersuchen zu können.
Das Projekt "Teilprojekt F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Meteorologie WE03 durchgeführt. Um Züchtungsstrategien für zukünftige Klimabedingungen zu entwickeln, ist ein grundlegendes Verständnis von phänotypischen und metabolischen Adaptionsmechanismen von Gerste unter möglichst realistischen Trocken- und Hitzestressbedingungen erforderlich. In dem Projekt CLIMATE CHANGE werden zunächst Klimamodelle erstellt. Diese Modelldaten werden in Klimakammern übertragen, um realistische Stressszenarien zu simulieren, unter denen ein Core Set von 100 genetisch möglichst divergenten Zuchtstämmen heranwächst. Dieses Core Set wird aus Illumina iSELECT Daten von 750 aktuellen Gerstenlinien zusammengestellt und auf Veränderungen des Primär-, Sekundärstoffwechsels, Phytohormonhaushalt, Osmoprotektantien und Antioxidantien unter den modellierten Hitze- und Trockenstress mittels flüssigkeitschromatographischer und massenspektroskopischer Methoden hin untersucht. Phänotypische Daten werden parallel in den Klimakammern und an verschiedenen Trockenstandorten in Deutschland erhoben und zusammen mit den Metabolitdaten mittels der Methoden der Assoziationsgenetik zusammengeführt. Weiterhin werden in den Klimakammerversuchen genomabdeckende Expressionsprofile (44 K Agilent Array) von trocken- und hitzestresssensitiven und -toleranten Genotypen vergleichend durchgeführt, um stressrelevante Co-regulationen zu identifizieren. Alle gemeinsamen Assoziationen sollen zentral auf einen SNP BeadXpress array synthetisiert werden.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Pflanzenbau - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, einen Beitrag zur Aufklärung der Vererbungsstruktur des komplexen Merkmals temporäre Trockentoleranz bei Deutschem Weidelgras (wie sie z.B. in Bayern heute schon während der Vorsommertrockenheit in Franken auftritt) zu leisten. Dabei bleibt auch künftig für Standorte mit für Deutschen Weidelgras grundsätzlich zu geringer Wasserversorgung (permanenten Trockenstress) weiterhin der Wechsel zu anderen Gräserarten - mit im Regelfall geringerem Futterwert - notwendig. Mit innovativen, molekular basierten Züchtungsmethoden soll die Züchtung von Deutschen Weidelgrassorten unterstützt werden, die unter den sich ändernden Umwelt- und Klimabedingungen zum einen eine gute Anpassungsfähigkeit im Hinblick auf Trockenheit zeigen bzw. durch eine erhöhte Wassernutzungseffizienz pro gegebener Einheit Wasser mehr Biomasse bilden können als die aktuellen Sorten. Auf diese Weise kann es gelingen, Erträge und Qualitäten in der Produktion von Grundfutter und damit einer der wichtigsten heimischen Eiweißquellen auch in Zukunft zu sichern. Mit Hilfe innovativer, moderner Methoden der Pflanzenzüchtung, wie der Aufdeckung von Quantitative Trait Loci (QTL) oder den Methoden der genomischen Selektion und des Metabolitenprofilings, können die gesteckten Zuchtziele effizienter erreicht werden, als durch klassische Auslesezüchtung. Zielsetzung: Evaluierung von für das Merkmal 'Trockentoleranz' spaltenden Kreuzungspopulationen unter kontrollierten (Rain-out Shelter, Gewächshaus) und natürlichen Trockenstressbedingungen mit verschiedenen vorgeprüften phänologischen und physiologischen Selektionsmerkmalen. - Genotypisierung der spaltenden Populationen mit einem anhand der Kreuzungseltern vorselektiertem Sortiment an DNA-Markern. - QTL-Analyse zur Aufklärung der Vererbungsstruktur des Merkmals 'Trockentoleranz' mit dem Ziel einer effizienteren Selektion auf dieses Merkmal. - Erstellung von ausgewählten tetraploiden Populationen aus colchizinierten Eltern-Klonen (Ausgangsmaterial der spaltenden Kreuzungspopulationen), die in Zukunft ermöglichen sollen, die Übertragbarkeit von Ergebnissen zur Trockentoleranz aus genetisch leichter zu untersuchenden diploiden Individuen auf die bei der Neuzüchtung von Sorten häufig verwendeten Tetraploiden abzuschätzen und genetische Effekte von allgemeinen Ploidieeffekten trennen zu können. - Etablierung einer NMR-Plattform als neues Werkzeug zur Hochdurchsatzphänotypisierung (Inhaltsstoffprofil) und Selektion auf Basis von Stoffwechselprofilen (Metabolomics).
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Saatzucht Josef Breun GmbH & Co. KG durchgeführt. Um Züchtungsstrategien für zukünftige Klimabedingungen zu entwickeln, ist ein grundlegendes Verständnis von phänotypischen und metabolischen Adaptionsmechanismen von Gerste unter möglichst realistischen Trocken- und Hitzestressbedingungen erforderlich. In dem Projekt CLIMATE CHANGE werden zunächst Klimamodelle erstellt. Diese Modelldaten werden in Klimakammern übertragen, um realistische Stressszenarien zu simulieren, unter denen ein Core Set von 100 genetisch möglichst divergenten Zuchtstämmen heranwächst. Dieses Core Set wird aus Illumina iSELECT Daten von 750 aktuellen Gerstenlinien zusammengestellt und auf Veränderungen des Primär-, Sekundärstoffwechsels, Phytohormonhaushalt, Osmoprotektantien und Antioxidantien unter den modellierten Hitze- und Trockenstress mittels flüssigkeitschromatographischer und massenspektroskopischer Methoden hin untersucht. Phänotypische Daten werden parallel in den Klimakammern und an verschiedenen Trockenstandorten in Deutschland erhoben und zusammen mit den Metabolitdaten mittels der Methoden der Assoziationsgenetik zusammengeführt. Weiterhin werden in den Klimakammerversuchen genomabdeckende Expressionsprofile (44 K Agilent Array) von trocken- und hitzestresssensitiven und -toleranten Genotypen vergleichend durchgeführt, um stressrelevante Co-regulationen zu identifizieren. Alle gemeinsamen Assoziationen sollen zentral auf einen SNP BeadXpress array synthetisiert werden.