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Simulated field environment with combined salt and drought stresses as a platform for phenotyping plant tolerance to salinity

Das Projekt "Simulated field environment with combined salt and drought stresses as a platform for phenotyping plant tolerance to salinity" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Lehrstuhl für Pflanzenernährung.Salinity occurs often simultaneously with drought stress. Therefore, breeding for tolerance to combined both stresses can contribute significantly to crop yield. However, classical selection in salinity has generally been unsuccessful, partly due to high variability of salt stress resulting from the different salinity and drought status. Unfortunately, the use of unrealistic stress protocols for mimicking salinity and drought stress is the norm rather than the exception in biotechnological studies. Therefore, the great challenge is to gain knowledge required to develop plants with enhanced tolerance to field conditions. Our overall hypothesis is that a realistic stress protocol simulating a field environment with combined salt and drought stress as a platform for precision phenotyping of plant tolerance to salinity may solve this problem. This study will demonstrate that highly managed stress environments can be created and key traits of plants can be characterised by using advanced non-destructive sensors that are able to identify relevant traits of plants.

Demonstrationsprojekt Erhalt der Gemeinen Esche (FraxForFuture): Genetik und Züchtung, Teilvorhaben 1: Auslese, Charakterisierung von Plusbäumen und Untersuchungen genetischer Ursachen der Resistenz gegenüber H. fraxineus

Das Projekt "Demonstrationsprojekt Erhalt der Gemeinen Esche (FraxForFuture): Genetik und Züchtung, Teilvorhaben 1: Auslese, Charakterisierung von Plusbäumen und Untersuchungen genetischer Ursachen der Resistenz gegenüber H. fraxineus" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik.Im Rahmen des Verbundprojekts Genetik und Züchtung der Esche (FraxGen) werden durch das Thünen-Institut vitale und resistente Plusbäume in stark geschädigten Eschenbeständen im Nordostdeutschen Tiefland selektiert, vegetativ mittels Pfropfung vermehrt und in Klonarchiven zur Erhaltung ausgepflanzt. Diese Pfropflinge werden bereits während der Anzuchtphase einer Resistenzprüfung unterzogen. Darüber hinaus wird auch Saatgut von einem Teil dieser Bäume geerntet und für die Anlage einer Nachkommenschaftsprüfung angezogen. Diese Nachkommenschaftsprüfung ist die Grundlage für spätere Untersuchungen zur Vererbung möglicher Resistenzen. Im Rahmen des Projekts werden die selektierten Plusbäume mittels DNA-Markern (Mikrosatelliten) charakterisiert. Ein weiteres Arbeitspaket befasst sich mit der Untersuchung der molekular-genetischen Grundlagen der Resistenz gegenüber dem Eschentriebsterben. Dazu werden in bereits vorhandenen Nachkommenschaften voll vitaler Eschen mit Hilfe von Mikrosatellitenmarkern Vollgeschwisterfamilien identifiziert. Die Individuen der Vollgeschwisterfamilien werden mit Hilfe von Genomsequenzierung hochauflösend genotypisiert. In den Vollgeschwisterfamilien werden verschiedene Wachstumsmerkmale, die Phänologie, der Chlorophyllgehalt und die Anfälligkeit gegenüber dem Eschentriebsterben erhoben. Die genetische Architektur der Variation in diesen Merkmalen und die zugrundeliegenden QTL werden entsprechend aufgedeckt. Weiterhin werden Arbeiten zur Gewebekultur der Esche zur Bereitstellung resistenter Pfropfunterlagen durchgeführt. In einem eigenen Arbeitspaket werden DNA-Proben verschiedener Stämme des Erregers des Eschentriebsterbens mittels Multiplex-PCR und anschließender Fragmentanalyse untersucht. Die Ergebnisse werden den Projektpartnern des Verbunds FraxPath zur weiteren Auswertung zur Verfügung gestellt. Das Thünen-Institut koordiniert das Verbundvorhaben FraxGen.

Dynamik der Verweilzeiten von Wasser in Mediterranen Einzugsgebieten und deren ökohydrologischen Auswirkungen in einer sich wandelndem Umwelt

Das Projekt "Dynamik der Verweilzeiten von Wasser in Mediterranen Einzugsgebieten und deren ökohydrologischen Auswirkungen in einer sich wandelndem Umwelt" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: North Carolina State University, Department of Forestry and Environmental Resources.Es ist dringend erforderlich, die relevanten hydrologischen Prozesse in montanen mediterranen Einzugsgebieten zu verstehen, um deren potentielle Änderungen in ihren Funktionen für die Wasserversorgung durch den Klimawandel und Landnutzungsänderungen zu kennen. Daher möchte ich zusammen mit meiner Gastinstitution, dem IDAEA-CSIC in Barcelona, untersuchen, wie die Vegetation, die Böden und das Grundwasser das Speichern, die Mischung, die Abflussbildung, sowie die Evapotranspiration in dem Einzugsgebiet Vallcebre im Nordosten Spaniens beeinflussen. Die Forscher des IDAEA -CSIC haben hydrometrische Daten und stabile Isotope (d2H, d18O) der verschiedenen hydrologischen Kompartimente des Einzugsgebiets gesammelt. Somit liegen Informationen über den Freiland- und Bestandniederschlag, Stammabfluss, Bach- und Grundwasser, sowie Wasser im Boden und der Vegetation vor. Ich plane, diesen umfangreichen Datensatz zur Bestimmung der Verweilzeiten mit neue Methoden anzuwenden, damit sich unser Verständnis von Wasserfluss und Stofftransport in Einzugsgebieten verbessert. Ich werde zunächst testen, wie mittels 'StorAge Selection functions' (Rinaldo et al. 2015) die Dynamik der Verweilzeiten des Abflusses und der Evapotranspiration beschrieben werden können. Des Weiteren habe ich als Ziel die neuen Konzepte der 'young water fraction' (Kirchner 2016) and 'new water fraction' (Kirchner 2017) anzuwenden, um besser die kurzfristige Komponente der Verweilzeiten beschreiben zu können. Diese Methoden sind noch nicht für Mediterrane Einzugsgebiete getestet worden, aber der umfangreiche Datensatz für die Vallcebre Einzugsgebiete ermöglicht die Untersuchung aktueller Fragen der Einzugshydrologie: Können Studien zur Verweilzeit verbessert werden mit höherer Rate der Probennahme von Niederschlag und Abfluss? Wie wirken sich neu erschlossene Daten über Bestandsniederschlag, Stammabfluss, Wurzelwasseraufnahme oder Bodenwasserfluss auf die Analysen aus? Zuletzt werde ich die Information von Tiefenprofilen der Isotopenzusammensetzung von Porenwasser einbeziehen, um hydrologische Modelle zu testen und die Verweilzeiten im Boden mit der Verweilzeit des Einzugsgebietsabflusses in Bezug zu setzen. Letzteres baut auf meine Dissertation und derzeitiger Postdoc-Studien auf.

Adaption von Sojabohnen an saure Boeden mit einem hohen Aluminiumgehalt

Das Projekt "Adaption von Sojabohnen an saure Boeden mit einem hohen Aluminiumgehalt" wird/wurde ausgeführt durch: Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen.Im Rahmen des Biotechnologieprogramms 'Indonesien-Deutschland' werden mit den Methoden der pflanzlichen Biotechnologie und Molekularbiologie Resistenzeigenschaften von Sojabohnenpflanzen und Sojabohnenzellkulturen gegenueber einem hohen Saeuregehalt im Boden/im Medium untersucht, wobei es das Ziel ist, einen Resistenzmechanismus fuer hohen Aluminiumgehalt zu finden. Durch Selektion Aluminium-resistenter Zellen bzw Embryonen und deren Regeneration zu intakten Pflanzen wird es angestrebt, Kultivare der Sojabohne zu entwickeln, die unter den landwirtschaftlichen Bedingungen Indonesiens wachsen koennen.

Sortenabhaengiges Vorkommen von natuerlichen, unerwuenschten Inhaltsstoffen in Gemuese (Nitrat) und Kartoffeln (Alkaloide)

Das Projekt "Sortenabhaengiges Vorkommen von natuerlichen, unerwuenschten Inhaltsstoffen in Gemuese (Nitrat) und Kartoffeln (Alkaloide)" wird/wurde ausgeführt durch: Bundesforschungsanstalt für Ernährung, Institut für Biologie.a) Nitrat ist wegen seiner Umsetzung durch Mikroorganismen zu Nitrit in Lebensmitteln unerwuenscht. In Spinat, roten Rueben und anderen Wurzelgemuesen wird abhaengig von der Sorte und den Anbaubedingungen gelegentlich viel Nitrat angereichert. Es ist Ziel der Untersuchung, 'nitratarme' Sorten aus dem vorhandenen Sortiment auszusuchen. Bei Solanin- und Chaconin-Alkaloiden in Kartoffeln liegen die Verhaeltnisse vergleichbar. b) + c) In Zusammenarbeit mit dem Bundessortenamt werden in mehrjaehrigen Anbauversuchen 'verbraucherfreundliche' Sorten ermittelt.

Die genetische Potenz der Rebe zur Induktion gefluegelter Reblaeuse

Das Projekt "Die genetische Potenz der Rebe zur Induktion gefluegelter Reblaeuse" wird/wurde ausgeführt durch: Bundesforschungsanstalt für Rebenzüchtung Geilweilerhof.Selektion von Rebentypen, welche die Entwicklung der gefluegelten Reblausmorphe beguenstigen, so dass eine 'Selbstreinigung' der infizierten Rebenwurzeln erfolgt. Feststellung des Nymphenprozentsatzes an den Nodositaeten von Reben unterschiedlicher genetischer Konstitution unter Beruecksichtigung des Vegetationszustandes.

Sortenabhaengige Vorkommen von Nitrat in verschiedenen Gemuesearten und Solanin in Kartoffeln

Das Projekt "Sortenabhaengige Vorkommen von Nitrat in verschiedenen Gemuesearten und Solanin in Kartoffeln" wird/wurde ausgeführt durch: Bundesforschungsanstalt für Ernährung, Institut für Biologie, Außenstelle Geisenheim.Nitrat ist Wegen seiner Umsetzung durch Mikroorganismen zu Nitrit in Lebensmitteln unerwuenscht. In Spinat, roten Rueben und anderen Wurzelgemuesen wird Abhaengig von der Sorte und den Anbaubedingungen gelegentlich viel Nitrat angereichert. Es ist Ziel der Untersuchung, 'Nitratarme' Sorten aus dem vorhandenen Sortiment auszusuchen. Bei Solanin- und Chaconin-Alkaloiden in Kartoffeln liegen die Verhaeltnisse vergleichbar.

Natural variation of flowering time due to cis-regulatory evolution of FLOWERING LOCUS T and its orthologs and paralogs in Brassica napus

Das Projekt "Natural variation of flowering time due to cis-regulatory evolution of FLOWERING LOCUS T and its orthologs and paralogs in Brassica napus" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung, Abteilung Entwicklungsbiologie der Pflanzen.In many plant species, FLOWERING LOCUS T and related proteins are the mobile signal that communicates information on photoperiod from the leaves to the shoots, where the transition to flowering is realized. FT expression is tightly controlled at the transcriptional level so that it is restricted to leaves, occurs only in appropriate photoperiods, and integrates ambient temperature and developmental cues, as well as information on biotic and abiotic stress. We previously established that FT transcription in the model plant Arabidopsis thaliana requires proximal promoter cis-elements and a distal enhancer, both evolutionary conserved among Brassicacea species. In addition, FT transcription is blocked prior vernalization in biannual accessions and vernalization-dependency of FT is controlled through a CArG-box located in the first intron that binds the transcriptional repressor FLOWERING LOCUS C (FLC). Chromatin-mediated repression by the Polycomb Group (PcG) pathway is required for photoperiod-dependent FT regulation and participates in FT expression level modulation in response to other cues.In this project, I propose to explore the available sequence data from the 1001 genome project in Arabidopsis to evaluate how often changes in regulatory cis-elements at FT have occurred and how these translate into an adaptive value. Allele-specific FT expression pattern will be measured in F1 hybrids of different accessions in response to varying environmental conditions. FT alleles that show cis-regulatory variation will be further analyzed to pinpoint the causal regulatory changes and study their effect in more detail. The allotetrapolyploid species Brassica napus is a hybrid of two Brassiceae species belonging to the A- and C-type genome, which are in turn mesopolyploid due to a genome triplication that occurred ca. 10x106 years ago. We will determine allele-specific expression of FT paralogs from both genomes of a collection of B. napus accessions. The plants will be grown in the field in changing environmental conditions to maximize the chance to detect expression variation of the paralogs. We will compare the contribution of the founder genomes to the regulation of flowering time and asses variation in this contribution. A particular focus will be to study the impact of chromatin-mediated repression on allele selection in B. napus.

Methoden zur Fruehdiagnose und Fruehbeurteilung bei Waldbaeumen

Das Projekt "Methoden zur Fruehdiagnose und Fruehbeurteilung bei Waldbaeumen" wird/wurde ausgeführt durch: Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft, Institut für Forstgenetik und Forstpflanzenzüchtung.a) Methoden zur Fruehdiagnose und Fruehbeurteilung bei Waldbaeumen. b) Erarbeitung und Anwendung von biochemischen, morphologischen, physiologischen und holzanatomischen Methoden, die eine fruehe Selektion auf Sorten mit ueberlegenen wirtschaftlich wichtigen Merkmalen gestatten. c) Freiland-, Laboruntersuchungen und Bewertung mit Hilfe biometrischer Verfahren.

Beseitigung der Striga-Plage im Sorghumanbau in Afrika durch Kombination von markergestützter Rückkreuzung und Farmer-partizipatorischer Selektion

Das Projekt "Beseitigung der Striga-Plage im Sorghumanbau in Afrika durch Kombination von markergestützter Rückkreuzung und Farmer-partizipatorischer Selektion" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Hohenheim, Institut für Pflanzenzüchtung, Saatgutforschung und Populationsgenetik.Übergeordnetes Ziel ist die Erhöhung der Nahrungssicherheit in den mit dem parasitischen Unkraut Striga (Striga hermonthica) infizierten Sorghum (Sorghum bicolor)-Anbaugebieten in Eritrea, Kenia, Mali und Sudan. Hierzu soll zusammen mit NARS dieser Länder die Strigaresistenz von lokal adaptierten, Farmer-bevorzugten Sorghumsorten durch Anwendung einer Kombination aus markergestützter Rückkreuzung und Farmer-partizipatorischer Selektion verbessert werden. Molekulare Marker für quantitative, im Feld erfasste Strigaresistenz wurden während eines BMZ-finanzierten gemeinschaftlichen Projektes des ICRISAT mit den Universitäten Hohenheim und Tübingen (1995-2000) und danach im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Habilitationsvorhabens (2000-2003) identifiziert und validiert. Die Effekte von fünf QTL ('quantitative trait loci') für Strigaresistenz der Elternlinie N13' erwiesen sich dabei als stabil über zehn Feldversuche in Mali und Kenia, zwei Jahre und zwei unabhängige Genotypstichproben der Kartierungspopulation. Die einzelnen QTL erklären zwischen 12 - 30 Prozent der phänotypischen Variation und tragen zu einer partiellen, quantitativen und somit stabilen Resistenz bei. Die entsprechenden flankierenden Marker sollen im Projekt genutzt werden. Darüber hinaus wird eine simultane sozio-ökonomische Studie der Sorghum-Saatgutverteilungssysteme in den vier Ländern durchgeführt. Die Schlagkraft der verbesserten Sorten soll des weiteren durch Integration in bestehende Methoden der integrierten Strigabekämpfung erhöht werden. Die Langzeitwirkung der im Projekt entwickelten Sorten könnte durch offene Bestäubung in den genetisch sehr vielfältigen Feldern der Landwirte beeinträchtigt werden. Daher sollen auch die aktuellen Auskreuzungsraten der Farmer-bevorzugten Sorghumsorten untersucht werden. Daraus sollen Schlüsse über die Stabilität der transferierten Strigaresistenz-QTL gezogen und Empfehlungen für die Sortenerhaltung abgegeben werden.

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