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s/genetische-vielfalt/Genetische Vielfalt/gi

Vorhersagen und Verständnis der Diversitätsvorteile von Sortenmischungen

Die Landwirtschaft steht vor enormen Herausforderungen: Die Erträge müssen gesteigert werden, während der Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden reduziert werden muss, und das in einer Zeit zunehmender klimatischer Unsicherheit. Diversifizierung im landwirtschaftlichen Anbau ist eine der wenigen bekannten Möglichkeiten, alle diese Herausforderungen gleichzeitig zu bewältigen. Traditionell wird die Diversifizierung "zeitlich" in Form von Fruchtfolgen erreicht. Dagegen wird die "räumliche" Diversifizierung auf dem Feld, z. B. in Form von Mischkulturen, seltener angewandt, weil sie selten mit den gängigen mechanisierten Verfahren kompatibel ist. Sortenmischungen stellen einen interessanten Mittelweg zwischen Rein- und Mischkulturen dar, da sie es ermöglichen, die genetische Vielfalt und die Merkmalsvielfalt innerhalb des Feldes zu erhöhen, während sie in Bezug auf die Verarbeitung mit Reinkulturen vergleichbar sind. Derzeit ist jedoch noch nicht genau bekannt, wie Mischungen zusammengesetzt sein müssen, um den Ertrag und die ökologische Funktion zu optimieren. In diesem Projekt wollen wir die positiven Auswirkungen der Sortenvielfalt in Weizenmischungen untersuchen und einfache, aber wirksame Vorhersagemethoden für eine optimale Mischungszusammenstellung entwickeln. Wir werden das Fachwissen, die Ideen und die technologischen Ressourcen von fünf Forschungsteams aus den Bereichen molekulare Züchtung, Ökologie, Computerwissenschaften, Genetik und Phänomik zusammenführen. Im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit werden wir die Mechanismen untersuchen, die den Vorteilen von Sortenmischungen zugrunde liegen - insbesondere Ertrag und Krankheitsunterdrückung -, und zwar auf verschiedenen Ebenen: (1) mit nischenbasierten Ansätzen, die von der Koexistenztheorie inspiriert sind, (2) unter Verwendung von Hochdurchsatz-phänotypisierung und so-genannten "trait-based" methods, (3) mit Schwerpunkt auf der Pflanzenproduktivität durch Mischung von Komponenten mit unterschiedlichen Umweltoptima (d.h. Reaktions-Normen) und (4) auf der Ebene von Genen und Gen-Umwelt-Interaktionen. Die Prüfung von Hypothesen und die Entwicklung von Modellen werden sowohl durch große historische Felddatensätze als auch durch neue, systematisch angelegte Feldexperimente unterstützt. Das Projekt besteht aus mehreren Arbeitspaketen (WP), die sich auf eine gemeinsame Plattform von Daten und Experimenten sowie auf fortschrittliche Methoden zur Phänotypisierung im Feld stützen. Die Kombination von Ressourcen, Analysemethoden und synergetischem Fachwissen wird es uns ermöglichen, die wissenschaftlichen und logistischen Herausforderungen dieses Projekts zu meistern und wichtige ungelöste ökologische und agronomische Fragen anzugehen. Es ist zu hoffen, dass dieses ehrgeizige Projekt den Grundstein für die Förderung leistungsfähiger Sortenmischungen als Schlüsselkomponente des agrarökologischen Anbaus legt.

Assessment of genetic diversity of legumes in the highlands of Northern Vietnam for genetic resource conservation and sustainable landuse

Increasing population pressure is leading to unsustainable land use in North Vietnamese highlands and destruction of natural habitats. The resulting loss of biodiversity includes plant genetic resources - both wild (= non-cultivated) species and cultivated landraces - adapted to local conditions, and local knowledge concerning the plants. A particularly important group among endangered plants are the legumes (1) because Southeast Asia is a major centre of genetic diversity for this family, and (2) because the potential contribution of legumes to sustainable land use is, due to their multifunctionality (e.g., soil improvement, human and livestock nutrition), especially high. The project aims to contribute to the conservation and sustainable use of genetic resources of legumes with an integrated approach wherein a series of components are combined: (1) A participatory, indigenous knowledge survey complemented by information from the literature; (2) germplasm collection missions (for ex situ conservation) complemented by field evaluation and seed increase; (3) genetic diversity analysis of selected material by molecular markers; and (4) GIS based analysis of generated data to identify areas of particular genetic diversity as a basis for land area planning and in situ preservation recommendations. Project results are expected to be also applicable to similar highlands in Southeast Asia.

Wo ist die biologische Vielfalt in der Schweiz am grössten?

Modelle der WSL zeigen, welche Landschaften in der Schweiz besonders reich an Farn- und Blütenpflanzen sind und welche Einflussgrössen deren Artenvielfalt bestimmen. Die Arbeiten liefern Grundlagen, damit wir die biologische Vielfalt in der Schweiz besser verstehen, schützen und fördern können. Die biologische Vielfalt umfasst alle Tier- und Pflanzenarten, die genetische Vielfalt ihrer Individuen sowie die Vielfalt der Lebensräume. Die biologische Vielfalt der Schweiz ist gross: Wissenschaftler schätzen, dass es hierzulande rund 50 000 Tier- und Pflanzenarten gibt1. Die Schweiz hat sich 1992 mit der Unterzeichnung der Biodiversitätskonvention von Rio verpflichtet, diese Vielfalt zu überwachen, zu erhalten und zu fördern. Das Bundesamt für Umwelt (BAFU) überwacht seit 2001 die biologische Vielfalt der Schweiz mit dem Biodiversitätsmonitoring (BDM). Da es unmöglich ist, die ganze Vielfalt zu erfassen, konzentriert sich das BDM auf Kennzahlen, die wichtige Aspekte der Vielfalt repräsentieren. Diese Kennzahlen zeigen, ob die biologische Vielfalt wächst oder schrumpft. Eine dieser Kennzahlen erfasst die Artenvielfalt an Farn- und Blütenpflanzen (Gefässpflanzen) in verschiedenen Landschaften (Koordinationsstelle Biodiversitätsmonitoring Schweiz (2006) Zustand der Biodiversität in der Schweiz. Umwelt-Zustand Nr. 0604. Bundesamt für Umwelt, Bern. ). Modelle der WSL liefern Karten der Pflanzenvielfalt in der Schweiz: Auf rund 500 Probeflächen, die regelmässig über die ganze Schweiz verteilt sind, erfasst das BDM die Artenvielfalt an Gefässpflanzen in der Landschaft. Trotz der grossen Anzahl liefern die Probeflächen nur punktuelle Informationen. Die WSL hat deshalb die Artenzahlen des BDM verwendet, um die Artenvielfalt für die gesamte Schweiz zu modellieren. Mit Hilfe dieser Modelle kann die Pflanzenvielfalt flächendeckend vorhergesagt werden.

Weinrebe in Deutschland 2010

In den Jahren 2007-2009 fand mit der Erfassung rebengenetischer Ressourcen in Deutschland zum ersten Mal eine nationale Erhebung statt, die die genauen Mengenverhältnisse der Rebsorten der verschiedenen Weinbauregionen erfasste. Auf der Basis von Rasterzellen in der Größe von 10 km x 10 km wird die Anzahl der angebauten Rebsorten der Weinrebe gezeigt. Ebenso ist die Anzahl der erfassten Stockzahl der Weinrebe pro Rasterzelle in den Daten enthalten. Die Erhebung wurde von der BLE mit Mitteln des BMEL gefördert. Die Ergebnisse der Erfassung rebengenetischer Ressourcen in Deutschland wurden im Jahr 2010 veröffentlicht und bilden die Grundlage der Deutschen Genbank Reben, die ein wesentliches Instrumentarium zur Sicherung rebengenetischer Ressourcen in Deutschland ist.

Donau-Ries (Lkr): Äpfel und Birnen

Der Datensatz enthält Informationen zu besonderen Apfel- und Birnensorten in Nordschwaben, die im Rahmen eines LEADER-Projekts von 2016 bis 2020 erfasst wurden. Dokumentiert wurden Sortenvielfalt, Verbreitung, Häufigkeit und Gefährdungsstatus von rund 400 historischen Obstsorten in den Landkreisen Donau-Ries, Neu-Ulm, Augsburg und Aichach-Friedberg. Ziel ist der Erhalt genetischer Vielfalt und regionaler Kultursorten durch fundierte Bestandsaufnahme und Dokumentation.

Genetische Grundlagen für das Überleben der Birkhuhnpopulationen in Europa

Das Birkhuhn (Tetrao tetrix), einst typischer Bewohner von Moor- und Heidelandschaften, lebt in Deutschland außerhalb der Alpen nur noch in kleinen isolierten Vorkommen. Aufforstungen von Heideflächen und die Entwässerung und Kultivierung von Mooren reduzierten seinen Bestand. Heute steht das Birkhuhn als vom Aussterben bedrohte Art auf der Roten Liste der Brutvögel Deutschlands. Allein in Niedersachsen, wo außerhalb der Alpen noch der größte Birkhuhnbestand lebt, sank die Zahl der Tiere innerhalb der letzten 30 Jahre von rund 4.000 auf heute 200. Das Projekt untersucht die für den Artenschutz zentrale Frage, wie sich die voneinander isolierten Populationen in Deutschland an Veränderungen ihrer Lebensräume anpassen. Daraus sollen dann konkrete Empfehlungen für den Schutz des Birkhuhns abgeleitet werden.

Genetische Diversität und Struktur der Kiefer in Deutschland - Eine Grundlage für den Schutz und die nachhaltige Nutzung der genetischen Vielfalt

Im Zuge der vierten Bundeswaldinventur (BWI2022) wurden erstmals in ganz Deutschland Proben für die genetische Inventur von sieben Hauptbaumarten gesammelt. Diese durch die Thünen-Institute für Waldökosysteme und Forstgenetik koordinierte deutschlandweite, flächenrepräsentative Probennahme ermöglicht erstmalig einen wirklich fundierten und umfassenden Überblick über die genetische Vielfalt sowie die räumliche Struktur der genetischen Diversität der wichtigsten Waldbaumarten in Deutschland. Anhand der deutschlandweit eingesammelten Proben soll eine hochaufgelöste Karte der genetischen Vielfalt und Struktur der Waldkiefer (Pinus sylvestris L.) erstellt werden. Die Erstellung einer solchen Karte gibt Aufschluss über die aktuelle genetische Vielfalt der Kiefer in Deutschland, die räumliche Verteilung dieser genetischen Vielfalt und den Zusammenhang zwischen genetischer Struktur und Umwelt- sowie Standortfaktoren. Die Kenntnis der genetischen Variation und ihrer Muster ist eine notwendige Grundlage für die nachhaltige Nutzung und Erhaltung forstgenetischer Ressourcen. Das Vorhaben dient damit der genetisch nachhaltigen Bewirtschaftung der Kiefer, dem Schutz ihrer lokalen genetischen Variation und bildet die Grundlage für ein Monitoring künftiger Veränderungen. Es verfolgt somit sowohl forstliche als auch naturschutzfachliche Ziele.

Nutzung genetischer Ressourcen der Schmalblättrigen Lupine (Lupinus angustifolius L.) zur Sicherung der Alkaloidarmut für die Feed- und Foodverwendung

Das Ziel des Vorhabens ist es, durch Züchtungsforschung und Züchtung die Qualität der schmalblättrigen Süßlupine für die Verwendung im Food- und Feedbereich und damit die Anbauwürdigkeit zu verbessern. Durch die Einbeziehung bisher ungenutzter genetischer Ressourcen soll die genetische Diversität des vorhandenen Zuchtmaterials von Schmalblättriger Süßlupine bereichert und das genetische Ertragspotenzial dieser Kulturart gesichert und weiter verbessert werden. Hierbei liegt der Fokus auf der Entwicklung neuer Sorten mit umweltstabil niedrigen Alkaloidgehalten bei gleichzeitig hohem Ertragspotenzial.

Untersuchung der natürlichen Antagonisten des Eichenprozessionsspinners in Deutschland

Im Verbundprojekt werden die Vielfalt an EPS-Pathogenen und EPS-Parasiten, -Parasitoiden und -Prädatoren, wie auch die Intensität des Befalls in verschiedenen Entwicklungsstadien des EPS und in unterschiedlichen standörtlichen und klimatischen Bedingungen systematisch erfasst. In unserem Teilvorhaben (TP1) wird die genetische Ausstattung der EPS-Populationen untersucht. In einem Transekt von Norden bis Süden Deutschlands werden EPS befallene Gebiete als Versuchsflächen von allen Projektpartnern gemeinsam ausgesucht. Diese Gebiete sollen möglichst unterschiedliche klimatische/standörtliche Bedingungen, wie auch eine unterschiedliche Kalamitätsgeschichte, darstellen, damit möglichst viele Faktoren, bei der Auswertung der genetischen Strukturen der EPS-Populationen berücksichtigt werden können. Diese EPS-Populationen werden mittels molekulargenetischer Marker genetisch untersucht. Dabei werden zwei mitochondrialer Gene (COI und COII) sequenziert um Differenzen zwischen EPS-Individuen festzustellen. Weiterhin werden nukleare Mikrosatelliten Marker (SSRs) angewendet, um die genetische Variabilität innerhalb und die genetische Differenzierung zwischen Populationen zu erfassen. In diesem Schritt werden bekannte, erfolgreiche SSRs aus dem Pinien- auf den Eichenprozessionsspinner übertragen. Die am besten funktionierenden und variablesten SSRs werden für die Erfassung der genetischen Strukturen der EPS-Populationen verwendet. Sowohl die Sequenzierung der COI-Gene als auch die Fragmentanalyse der SSRs werden mittels Kapillarlektrophorese an einem DNA-Sequenzer durchgeführt. Die räumlichen genetischen Strukturen und die phylogenetische Bäume werden in Zusammenhang mit den standörtlichen/klimatischen/Kalamitätsgeschichtlichen Faktoren Auskunft über die Abstammung/Entstehung der Populationen geben. In der Gesamtauswertung im Verbundprojekt wird die genetische Diversität der EPS-Populationen mit der Vielfalt der Antagonistenvielfalt und die Befallsidensität korreliert werden.

Untersuchung der natürlichen Antagonisten des Eichenprozessionsspinners in Deutschland, Teilvorhaben 1: Genetische Bestimmung der EPS-Populationen

Im Verbundprojekt werden die Vielfalt an EPS-Pathogenen und EPS-Parasiten, -Parasitoiden und -Prädatoren, wie auch die Intensität des Befalls in verschiedenen Entwicklungsstadien des EPS und in unterschiedlichen standörtlichen und klimatischen Bedingungen systematisch erfasst. In unserem Teilvorhaben (TP1) wird die genetische Ausstattung der EPS-Populationen untersucht. In einem Transekt von Norden bis Süden Deutschlands werden EPS befallene Gebiete als Versuchsflächen von allen Projektpartnern gemeinsam ausgesucht. Diese Gebiete sollen möglichst unterschiedliche klimatische/standörtliche Bedingungen, wie auch eine unterschiedliche Kalamitätsgeschichte, darstellen, damit möglichst viele Faktoren, bei der Auswertung der genetischen Strukturen der EPS-Populationen berücksichtigt werden können. Diese EPS-Populationen werden mittels molekulargenetischer Marker genetisch untersucht. Dabei werden zwei mitochondrialer Gene (COI und COII) sequenziert um Differenzen zwischen EPS-Individuen festzustellen. Weiterhin werden nukleare Mikrosatelliten Marker (SSRs) angewendet, um die genetische Variabilität innerhalb und die genetische Differenzierung zwischen Populationen zu erfassen. In diesem Schritt werden bekannte, erfolgreiche SSRs aus dem Pinien- auf den Eichenprozessionsspinner übertragen. Die am besten funktionierenden und variablesten SSRs werden für die Erfassung der genetischen Strukturen der EPS-Populationen verwendet. Sowohl die Sequenzierung der COI-Gene als auch die Fragmentanalyse der SSRs werden mittels Kapillarlektrophorese an einem DNA-Sequenzer durchgeführt. Die räumlichen genetischen Strukturen und die phylogenetische Bäume werden in Zusammenhang mit den standörtlichen/klimatischen/Kalamitätsgeschichtlichen Faktoren Auskunft über die Abstammung/Entstehung der Populationen geben. In der Gesamtauswertung im Verbundprojekt wird die genetische Diversität der EPS-Populationen mit der Vielfalt der Antagonistenvielfalt und die Befallsidensität korreliert werden.

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