Stärkung und Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von C4-Pflanzen gegen gegenwärtige und zukünftige Probleme des Klimawandels

Description: Die rapide Zunahme der Weltbevölkerung und die industrielle Entwicklung führen zu einer erhöhten CO2 Konzentration in der Atmosphäre. Die aktuellen Szenarien des Klimawandels sagen wärmere und trockenere Umgebungen voraus, und Nutzpflanzen mit einem C4-Fotosyntheseweg werden gegenüber C3-Kulturen begünstigt. Daher wird die Welt zukünftig stark von C4-Kulturen abhängig sein. Während nur etwa 3% aller Pflanzenarten C4-Pflanzen sind, machen diese fast ein Viertel der jährlichen Netto-Primärproduktion aus und sind damit ökologisch von zentraler Bedeutung. Im Projekt C4FUTURE werden zwei wichtige C4-Getreidekulturen untersucht: Mais (Zea mays) und Sorghum (Sorghum bicolor). Mais kann zu einer Vielzahl von Lebensmitteln, Futtermittel und in Industrieprodukte verarbeitet werden. Sorghum dagegen ist sehr attraktiv für potenziellen Einsatz bei Tierfutter, zur Herstellung von Bioenergie und weitern gesundheitsfördernde (antioxidantienreiche) Lebensmittel. Dies macht Sorghum in Europa beliebt als Ersatz für die traditionelle Getreide-Ernährung und vor allem für glutenfreie Ernährung.C4FUTURE wird neue klimaresistente Ideotypen und Züchtungstechnologien entwickeln, um die Produktivität und die Wertschöpfungskette von Getreide in Europa signifikant zu erhalten. Das geeignete Maß für das Produktivitätswachstum ist das Wachstum der totalen Faktorproduktivität (Total Factor Productivity, TFP), d.h. die aggregierte Menge der Erzeugnisse des Agrarsektors geteilt durch die Gesamtmenge der Ressourcen, die zur Generierung dieser Erzeugnisse verwendet wurden. C4FUTURE wird etwa ein Drittel Produktivitätssteigerung demonstrieren. Dies bedeutet in der Fünfjahresperspektive mehr als eine doppelte jährliche Wachstumsrate (USDA). Dies ist möglich durch die im Rahmen des Projekts eingesetzten Technologien und die verbesserte Produktivität in anderen Anbausystemen aufgrund der von C4FUTURE übertragene Technologien. Zu den weiteren erwarteten Leistungsindikatoren von C4FUTURE gehören: (i) Mehr als zweihundert, Mais- und Sorghum-Genotypen, welche für Widerstandsfähigkeit gegen den Klimawandel und verstärkte Ernährungsqualitäten charakterisiert sind, (ii) zwei umfassende Atlanten von Genen, Proteinen, Antioxidantien und Metabolitenin Getreide, (iii) Identifizierung von hundert stress-adaptiven und antioxidativen meta-QTL, (iv) neuartige genomische Selektionsmodelle, die zur Vorhersage von Erträgen und anderen Klimawandel-Resilienzmerkmalen entwickelt wurden, (v) Identifikation und Validierung von zwanzig stress-adaptiven und antioxidativne Allele/Gene, (vi) zwanzig Profile von Mais- und Sorghum-Ideotypen, die an das prognostizierte Klima angepasst sind, (vii) Senkung der Kosten und Dauer von Zuchtzyklen, (viii) neue Phänotypisierungsprotokolle anpassungsfähig auf andere Kulturpflanzenarten und (ix) vierzig Prototypen Linien, von denen erwartet wird, dass 10 die Produktivität von Mais und Sorghum unter Stickstoff- und Wasserstress um 30% steigern.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Antioxidationsmittel ? Atmosphärische CO2-Konzentration ? Getreide ? Mais ? Agrarpolitik ? Phytopathologie ? Bioenergie ? Futtermittel ? Nahrungsproduktion ? Nutzpflanze ? Pflanzenart ? Wasserstress ? Agrarökonomie ? Agrarsoziologie ? Pflanzenzüchtung ? Europa ? Weltbevölkerung ? Bewirtschaftungssystem ? Klimawandel ? Landwirtschaft ? Lebensmittel ?

Region: Bavaria

Bounding boxes: 11.5° .. 11.5° x 49° .. 49°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Aarhus University, Department of Molecular Biology and Genetics (Mitwirkung)
• Agence Nationale de la Recherche , The French National Research Agency (Mitwirkung)
• Centro di ricerca per le colture industriali (Mitwirkung)
• Fonds National de la Recherche Scientifique (Mitwirkung)
• Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (Projektverantwortung)
• Le Moulon, Genetique Quantitative et Evolution (Mitwirkung)
• Ministry of the Environment and Food of Denmark (Mitwirkung)
• Sivas Science and Technology University, Faculty of Agricultural Sciences and Technologies (Mitwirkung)
• The Scientific and Technology Research Council of Turkey (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• Universite Libre de Bruxelles, Ecole Interfacultaire de Bioingenieurs, Laboratoire de Physiologie et de Genetique moleculaire des Plantes (Mitwirkung)

Time ranges: 2021-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Fortifying and Enhancing Resilience in C4 Crops for Current and Future Climate Change Adversities
  Description: The rapid increase of World population and industrial development are giving rise to increased carbon dioxide concentration in the Earth's biosphere. The current climate change scenarios predict warmer and dryer environments, and crops with a C4 photosynthetic pathway will be favored over C3 crops. Therefore the world will heavily rely on C4 crops. While C4 plants constitute only about 3% of all plant species, they account for nearly one fourth of all annual net primary productivity, making them central ecologically. C4FUTURE will study two important C4 cereal crops: maize (Zea mays) and sorghum (Sorghum bicolor). Maize can be processed into a variety of food, animal feed and industrial products. Sorghum is very attractive for potential gains in animal feed, bioenergy and the manufacture of specialty health-promoting (antioxidant rich) foods. Its popularity is resurging in Europe as a substitute for traditional grains diet and for meeting gluten-free needs.C4FUTURE will develop novel climate resilient ideotypes and breeding technologies to significantly sustain cereal productivity and value chains in Europe. The appropriate measure of productivity growth is Total Factor Productivity (TFP) growth (i.e. aggregate quantity of outputs produced by the agricultural sector divided by the aggregate quantity of inputs used to produce those outputs. C4FUTURE will demonstrate about one third productivity increase, which in five-year perspective means more than a double annual growth rate (USDA). This is possible through technologies implemented within the project, and the improved productivity in other cropping systems owing to the technologies transferred from C4FUTURE.C4FUTURE’s other expected Key Performance Indicators include: (i) > two hundreds, each, maize and sorghum genotypes characterized for climate change resilience and fortified nutritional qualities, (ii) two comprehensive atlases of genes, proteins, antioxidants and metabolites expressed in cereals in response to nitrogen and water stress, (iii) identification of hundred stress-adaptive and antioxidant meta-QTL, (iv) novel genomic selection models developed to predict yields and other climate change resilience traits, (v) twenty stress-adaptive and antioxidant alleles/genes identified and validated, (vi) twenty profiles of maize and sorghum ideotypes adapted to projected climatic scenarios, (vii) cutting breeding cycle costs and duration, (viii) novel phenotyping protocols (e.g. capturing root morphology, probing photosynthesis) adaptable in other crop species and (ix) forty prototype lines, of which ten expected to improve maize and sorghum productivity under nitrogen and water stress by 30%. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1140412

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/459445877 (Webseite)

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