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Fruchtfolge und integrierter Pflanzenschutz

Die langjaehrigen Fruchtfolgeversuche werden fortgesetzt. Der Schwerpunkt liegt in dem Einfluss eines hohen Anteils von Getreide und insbesondere von Weizen und Gerste in der Fruchtfolge unter Beruecksichtigung der auftretenden Fusskrankheiten. Eine Zwischenauswertung des 'Monokulturversuches' in Giessen steht vor dem Abschluss.

Molecular, genetic and phenotypic analysis of an early-heading mutant in diploid einkorn wheat

In cereal breeding, optimal adaptation to a given environment and subsequently high yield potential is mainly determined by the time of flowering. Time to flowering, however, is commonly affected by a complex interplay between three determinants: photoperiodic and vernalization requirements as well as the intrinsic capability of a cultivar/genotype to flower. The intrinsic capability to flower early is also called 'earliness per se'. Here we would like to investigate an earlyheading mutant from diploid einkorn wheat (T. monococcum L.), line KT3-5, which possesses a single major recessive earliness per se (eps) locus on the very distal end of the long arm of chromosome 3A. During the proposed project we will (i) perform detailed phenotypic analyses and high-resolution genetic mapping of the early-heading mutant KT3-5 in diploid einkorn wheat, (ii) identify and isolate novel grass-specific genes/proteins which affect early spike development, controlling flowering time and spikelet number, and (iii) study the expression pattern, tissue-specificity and function of candidate gene(s) during early spike development. The molecular isolation of genes involved in early spike development will make an important contribution to future fine-tuning of flowering time in small grain cereal crops by providing a better understanding of the developmental genetic processes underlying heading time and spikelet number in wheat and related grasses.

Resistenzzuechtung bei Feldfruechten

Der Resistenzzuechtung kommt im Rahmen des Umweltschutzes eine steigende Bedeutung zu. Deshalb wird seit langen Jahren bei den Arbeiten mit Futtergersten auch die Mehltau- und Rostresistenz beachtet. Wertvolle resistente Formen konnten selektiert werden. Der Maisanbau kann sich unter mitteleuropaeischen Klimabedingungen nur halten und eventuell ausdehnen, wenn es gelingt, gegen Stengel- und Wurzelfaeule resistente Linien und Hybriden zu zuechten. Bei der Sonnenblume ist eine der wichtigsten Voraussetzungen ihres Anbaus in Europa die Resistenz gegen Scherotinia und Bokritis. Auch hier gilt es resistente oder wenigstens tolerante Linien und Sorten zu zuechten. Durch den verstaerkten Rapsanbau in Europa ist eine starke Ausbreitung von Pilzerkrankungen insbesondere von Phomalingam und Scherotinia scherotiorum festzustellen. Hier ist ebenfalls eine Zuechtung auf resistente bzw. tolerante Formen unablaesslich.

Biodiversity and associated ecosystem services in small vs. large scale agriculture

Biodiversity conservation cannot rely on protected areas alone, as sustainable conservation requires strategies for managing whole landscapes including agricultural areas. Organic farming in Germany may contribute strongly to the protection of biodiversity and to sustainability of agriculture through enhancing ecosystem services. However, the effectiveness of this agri-environmental management is highly dependent on landscape structure. The main objective of this study is to compare the effectiveness of organic cereal management in small vs. large scale agriculture through measure of the diversity of plants and arthropods and associated ecosystem services, such as seed predation, insect predation, aphid parasitism and pollination. Pairs of organic and conventional winter wheat fields will be selected in small vs. large scale agricultural landscapes along the former inner German border, i.e. in West vs. East Germany. This study design enables a unique experiment, where it would be possible to disentangle the effects of landscape composition and configuration heterogeneities in the same study region and to study how these affect the effectiveness of organic management. The detailed analyses of the expected valuable data could provide significant results (published in high ranked, international scientific journals), and contribute to the development of the existing

Rueckstaende von Wachstumsregulatoren bei Getreide (Chlorcholinchlorid)

In Feldversuchen wird die Aufnahme von Chlorcholinchlorid und seine spaetere Verteilung im Weizenkorn untersucht.

Reallabore und florale Anreicherung als Instrument zur Erhaltung der biologischen Vielfalt und zur Maximierung von Ökosystemleistungen in europäischen Agrarlandschaften, Kommunikation in die Praxis

Einfluss des Nitrat- und Chloridgehaltes im Boden auf die Transpiration von Kulturpflanzen

Die Landwirtschaft steht in vielen Teilen Europas vor zwei großen Herausforderungen: Die zunehmende Verknappung des verfügbaren Bodenwassers und eine gleichzeitige Stickstoffreduktion, als Maßnahme die eine Verunreinigung des Grund- und Oberflächenwassers durch Nitrate verhindern soll. Beide Herausforderungen stehen in Wechselwirkung, da eine geringe Verfügbarkeit von Bodenwasser zum einen die Transpiration und die Massenfluss-getriebene Aufnahme von Nährstoffen wie Nitrat (NO3-) und Chlorid (Cl-) verringert. Im Gegenzug hat sich gezeigt, dass die Aufnahme, d. h. das Vorhandensein von NO3- und Cl- im Blatt, die stomatären Bewegungen beeinflussen und somit wiederum einen wichtigen Einfluss auf den Wasserverbrauch der Pflanzen haben. In dem geplanten Projekt soll die Beziehung zwischen dem NO3--zu-Cl--Verhältnis im Boden und der stomatären Bewegung an zwei Kulturpflanzen untersucht werden; der dikotylen Ackerbohne und dem Getreide Gerste. Beide Kulturen unterscheiden sich vermutlich hinsichtlich einer Abhängigkeit von NO3- und Cl- für die Regulierung der stomatären Leitfähigkeit, da der stomatäre Schluss in Gerste von apoplastischem NO3- abhängt, während diese Abhängigkeit bei dikotylen Pflanzen nicht gefunden wurde. Darüber hinaus ist nicht bekannt, ob Gersten- oder Ackerbohnenschließzellen die Aufnahme von NO3- gegenüber Cl- bevorzugen, um die stomatäre Öffnung voranzutreiben. Das Projekt soll den Einfluss des NO3--zu-Cl--Verhältnisses im Boden auf die Stomata in vier Arbeitspaketen (APs) untersuchen, in deren Umfang Versuche auf den Organisationsebenen der Gesamtpflanzen (AP1), von Organ-/Gewebeebene (AP2), auf Einzelzellebene (AP3) und abschließend an individuellen Transportproteinen (AP4) durchgeführt werden sollen. Im AP1 werden verschiedene NO3--zu-Cl--Verhältnisse im Boden mit der Fähigkeit unserer Modellpflanzen, die Stomata sowie die Hydratisierung des Blattes zu regulieren, in Beziehung gesetzt. In AP2 werden wir untersuchen, inwieweit unterschiedliche NO3--zu-Cl--Verhältnissen im Boden die Ionen-, Metaboliten- und Hormonkonzentration (ABA) im Blattapoplasten und im Schließzellsymplasten beeinflussen, während AP3 zeigen soll, in welchem Maße das Anionenangebot (NO3-, Cl-) die stomatären Bewegungen beeinflusst. Im Zuge dessen soll geprüft werden, ob Schließzellen der Ackerbohne und Gerste NO3- oder Cl- für die osmotischen Prozesse bevorzugen, die die stomatären Bewegungen antreiben. Schließlich werden wir uns im WP4 auf die Rolle von NPF-Transportern für der Aufnahme von NO3- und Cl- in Schließzellen sowie auf die Rolle der SLAC1-ähnlichen Anionenkanäle, die diese Anionen wieder aus den Schließzellen herausschleusen können, konzentrieren. Obgleich gezeigt wurde, dass SLAC1-ähnliche Kanäle eine wichtige Rolle bei der Regulation der stomatären Bewegungen spielen, gibt es nur wenige Informationen über die Bedeutung einer NPF-vermittelten Aufnahme von NO3- und Cl- in die Schließzellen.

Gemengeanbau von Ackerbohnen und Ölfrüchten

Der Anbau von Ölpflanzen zur Gewinnung von Speiseöl und Energie ist bislang im Organischen Landbau wenig entwickelt. Zum einen mindern Probleme bei der Regulierung von Schaderregern und Unkraut die Wirtschaftlichkeit, zum anderen konkurriert der Anbau von Energiepflanzen um Fläche für die Erzeugung von Lebensmitteln. Der Gemengeanbau leistet einen Beitrag zur Diversifizierung im Ackerbau und lässt Synergie-Effekte zwischen den Gemengepartnern wirksam werden. Eine effizientere Ressourcennutzung, geringere Anfälligkeit gegenüber Schaderregern und reduziertes Unkrautaufkommen können zu höheren Gesamterträgen bzw. Gewinnen je Flächeneinheit führen. Im Hinblick auf diese Aspekte wird untersucht, inwieweit die Ölsaaten Öllein (Linum usitatissimum L.), Saflor (Carthamus tinctorius L.) bzw. Senf (Sinapis alba L.) für den jeweils zeitgleichen Anbau mit Ackerbohnen (Vicia faba L.) geeignet sind. In Abhängigkeit von verschiedenen Standraumzumessungen werden die Erträge und die Konkurrenzverhältnisse um Stickstoff und Wasser bei den jeweiligen Gemengepartnern untersucht,sowie die Ölsaaten hinsichtlich Ölgehalt und Fettsäurezusammensetzung analysiert. Arbeitshypothesen: - Der zeitgleiche Anbau von Ackerbohnen und Ölfrüchten führt zu höheren Gesamterträgen bei nur unwesentlich verminderten Ackerbohnen-Erträgen. - Die hauptsächlich im Bodenraum zwischen den Ackerbohnenreihen freigesetzten Stickstoffmengen werden zur Ertragsbildung der Ölfrüchte effizient genutzt. - Ein weiterer Abstand zwischen Ölfrucht- und Ackerbohnenreihe führt zu geringerer interspezifischer Konkurrenz und durch gleichmäßigere Durchwurzelung des Bodenraumes zur effizienteren Nutzung von bodenbürtig freigesetztem Stickstoff und Wasser. Die Folge sind, verglichen mit engerem Reihenabstand, höhere Ölfruchterträge und nur unwesentlich geringere Ackerbohnen-Kornerträge. - Die Ölfrüchte Saflor, Öllein und Senf nehmen aufgrund ihres Pfahlwurzelsystems Stickstoff auch aus tieferen Bodenschichten auf und senken so das Austragungspotential von bodenbürtig freigesetztem Stickstoff bzw. Stickstoff-Restmengen.

Resistenzzuechtung bei Weizen

Zuechterisch werden bei Weizen folgende Krankheiten bearbeitet: Mehltau, Gelbrost, Braunrost, Spelzenbraeune und Halmbruch. Es werden Sorten geschaffen, die gegen moeglichst alle diese Krankheiten resistent sind. Damit wird die Notwendigkeit einer chemischen Bekaempfung verhindert oder stark eingeschraenkt. Die Resistenzzuechtung bildet ein biologisch ausgeglichenes Gegengewicht zur chemischen Bekaempfung von Krankheiten.

Fusariumresistenz in Kurzstrohweizen

Ährenfusariose des Weizens, verursacht durch Pilze der Gattung Fusarium, ist eine bedeutende Krankheit von Weizen und anderen Getreidearten in vielen Getreideanbaugebieten der Welt. Der Befall mit Ährenfusariose führt neben Ertrags- und Qualitätseinbußen zur Verunreinigung des Erntegutes mit Pilzgiften, den sogenannten Mykotoxinen. Der Anbau resistenter Sorten spielt eine Schlüsselrolle in der integrierten Bekämpfung der Krankheit. Die Vererbung der Ährenfusariose-Resistenz, wird von mehreren quantitativ wirkenden Genen gesteuert. Das Ausmaß des Krankheitsbefalles wird überdies von den Umweltbedingungen beeinflusst. Die Züchtung von Weizensorten mit verbesserter Fusariumresistenz ist daher aufwändig. Aktuelle Ergebnisse zeigten, dass das in der Weizenzüchtung sehr häufig benutzte Halmverkürzungsgen Rht-D1b mit einer signifikant erhöhten Anfälligkeit gegenüber Ährenfusariose assoziiert ist. Es ist allerdings unbekannt ob diese Assoziation durch einen pleiotropen Effekt des Kurzstroh-Alleles selbst oder durch ein mit Rht-D1b eng gekoppeltes 'Anfälligkeits-Allel' eines anderen Gens bedingt ist. Die Klärung dieser Frage ist für die Planung der Weizenzüchtung von essentieller Bedeutung. In diesem Projekt werden wir daher das Allel Rht-D1b in Weizen transformieren und das transformierte Gen in fusariumresistente Linien durch Rückkreuzung überführen. Die so hergestellten Experimentallinien werden in der Folge auf Pflanzenlänge und auf Fusariumresistenz überprüft. Wenn die Weizenlinien mit dem transformierten Rht-D1b Allel eine signifikant erhöhte Anfälligkeit für Ährenfusariose aufweisen werden, dann wäre der pleiotrope Effekt dieses Allels erwiesen. Wenn mit dem transformierten Rht-D1b Allel keine erhöhte Anfälligkeit einhergeht, wäre Kopplung als Ursache der Assoziation diagnostiziert.

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