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Species discrimination of plant roots by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy

Comprehension of belowground competition between plant species is a central part in understanding the complex interactions in intercropped agricultural systems, between crops and weeds as well as in natural ecosystems. So far, no simple and rapid method for species discrimination of roots in the soil exists. We will be developing a method for root discrimination of various species based on Fourier Transform Infrared (FTIR)-Attenuated Total Reflexion (ATR) Spectroscopy and expanding its application to the field. The absorbance patterns of FTIR-ATR spectra represent the chemical sample composition like an individual fingerprint. By means of multivariate methods, spectra will be grouped according to spectral and chemical similarity in order to achieve species discrimination. We will investigate pea and oat roots as well as maize and barnyard grass roots using various cultivars/proveniences grown in the greenhouse. Pea and oat are recommendable species for intercropping to achieve superior grain and protein yields in an environmentally sustainable manner. To evaluate the effects of intercropping on root distribution in the field, root segments will be measured directly at the soil profile wall using a mobile FTIR spectrometer. By extracting the main root compounds (lipids, proteins, carbohydrates) and recording their FTIR-ATR spectra as references, we will elucidate the chemical basis of species-specific differences.

Screening genetischer Ressourcen von Kichererbse (Cicer arietinum) und Saat-Platterbse (Lathyrus sativus): Anpassung an den Klimawandel in Deutschland mit alternativen Leguminosen für die menschliche Ernährung, Screening genetischer Ressourcen von Kichererbse (Cicer arietinum) und Saat-Platterbse (Lathyrus sativus): Anpassung an den Klimawandel in Deutschland mit alternativen Leguminosen für die menschliche Ernährung

Übergeordnetes Ziel ist es, genetische Ressourcen von Kichererbse (Cicer arietinum) und Saat-Platterbse (Lathyrus sativus) auf ihre Eignung für den Anbau in Deutschland zu prüfen, um das Kulturartenspektrum für konventionell und ökologisch wirtschaftende Landwirte zu erweitern. Beide Arten sind sehr gut an trockene und warme Klimabedingungen angepasst. Damit stellen sie vielversprechende Alternativen zu verbreitet angebauten Leguminosen wie Erbsen oder Ackerbohnen dar, die aufgrund des Klimawandels zunehmend geringere Ertragsstabilität aufweisen. Im Projekt werden daher für beide Kulturen genetische Ressourcen identifiziert, auf die Eignung für den heimischen Anbau geprüft und selektiert, um interessierten Landwirten geeignete Genotypen zur Verfügung zu stellen. Dabei zielt die Selektion von Kichererbsen auf Standorte mit hohen Wärmesummen ab, während die Saat-Platterbse auch für kühlere Standorte mit leichten Böden geeignet ist, auf denen aufgrund des Klimawandels in Zukunft häufig mit Trockenstress zu rechnen ist. Somit werden im Projekt möglichst umfassend die verschiedenen Klimaregionen in Deutschland abgebildet.

Nachhaltige Ernährungssicherheit und Waldnutzung für dürregefährdete, kleinbäuerliche Regionen im Klimawandel in SADC-Ländern

Modellregion Bioökonomie im Rheinischen Revier: (Modellregion, Phase 1, Bio4MatPro: BoostLab1-7 - EBRA), Teilprojekt 1

Stärke und Zucker

Stärke ist ein pflanzlicher Reservestoff, der in Form von Stärkekörnern in Speicherorganen von Pflanzen (Körner, Knollen, Wurzeln oder Mark) angereichert wird. Stärke wird sowohl im Lebensmittel - als auch im technischen Bereich in breitem Umfang eingesetzt. Die landwirtschaftliche Erzeugung von stärkehaltigen Rohstoffen erfolgt in Deutschland durch den Anbau von Kartoffel, Weizen und Körnermais. In der Zukunft könnten die Markerbse und Neuzüchtungen mit sehr hohem Amylose- ("Amylo-Mais") oder Amylopektinanteil (z. B. Amylose-freie Kartoffel) Bedeutung erlangen, da sich hierdurch verarbeitungs- und anwendungstechnische Vorteile ergeben. Hinsichtlich der Verwendung werden drei wesentliche Produktlinien unterschieden - native Stärke (Papier, Pappe, Leime, Kleber, Gipskartonplatten, Textilverarbeitung, Kosmetika), - modifizierte Stärke (Lacke, Streichfarben, Bindemittel (Quellstärken), kationische Stärken, Papier, Pappe, Tabletten, Stärkeether und -ester) etc. sowie - Verzuckerungsprodukte (Tenside, Sorbit, Kunststoffe, Vitamin C, Alkohole, Biotechnologie).

Entwicklung einer Wertschöpfungskette für ökologisch erzeugte Erbsen und Bohnen vom Acker bis zur Großküche und Gastronomie

Das Projekt WKErBo unterstützt den Aufbau einer regionalen Bio-Wertschöpfungskette von Ackerbohnen und Erbsen für Gemeinschaftsverpflegung und Gastronomie. Damit wird einerseits das Ziel der Förderung des ökologischen Anbaus heimischer Erbsen und Ackerbohnen verfolgt. Daneben zielt das Vorhaben auf die Entwicklung eines großküchentauglichen Fleischersatzprodukts aus Ackerbohnen und Erbsen ohne Zusatzstoffe ab, dessen sensorische und ernährungsphysiologische Qualität den Wünschen und Bedarfen der unterschiedlichen Zielgruppen in der Gemeinschaftsverpflegung entspricht. Der Innovationscharakter des Projekts ergibt sich aus den Rahmenbedingungen der Produktion und Verarbeitung. Es kann ein Beitrag zum Klimaschutz sowie zu einer gesundheitsförderlichen und ressourcenschonenden Ernährung geleistet werden, Importe können reduziert und der Selbstversorgungsgrad auf nationaler Ebene erhöht werden. Damit leistet das Projekt einen Beitrag zur Vermarktung ökologisch erzeugter Produkte: Entwicklung von Konzepten zur Verbesserung der Koordinierung von Angebots- und Nachfrageentwicklung im Sinne der BÖLN-Förderrichtlinie sowie zur Förderbekanntmachung über die Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben für den Bereich 'Regionale Bio-Wertschöpfungsketten'.

Pre-Breeding und Entwicklung von Züchtungskriterien für Buschbohnen (Phaseolus vulgaris L.) zur Nutzung als Körnerdruschfrucht in Deutschland

Mit dem Projektvorhaben sollen durch Screening von genetischen Ressourcen, Linien und Sorten von Buschbohnen (Phaseolus vulgaris L. ssp. vulgaris var. nanus) die Anbauwürdigkeit in Deutschland getestet und daraus Züchtungskriterien für Buschbohnen als Trockenbohnen zur Körnerdruschernte entwickelt werden. Die Züchtungskriterien sollen in ersten Kreuzungen umgesetzt werden, die die Grundlage für die weitere Züchtung von Buschbohnen als Körnerdruschfrucht durch Akteure der ökologischen Pflanzenzüchtung legen. Damit werden eine weitere Art und neue Sorten für den heimischen Körnerleguminosenanbau unter veränderten Witterungsbedingungen erschlossen. Im Einzelnen werden dabei die folgenden Ziele verfolgt: - Erschließung und Untersuchung genetischer Ressourcen und vorhandener Sorten aus anderen Anbauregionen zur Etablierung neuer Arten für veränderte Witterungsbedingungen in Deutschland. - Entwicklung von Züchtungskriterien wie Kühletoleranz, Vegetationsdauer, Ertrag und phänotypische Merkmale zur Nutzung als Ackerdruschfrucht, wie determiniertes Wachstum, Standfestigkeit und Druschfähigkeit - Umsetzung der maßgeblichen Züchtungskriterien in neue Kreuzungen von Trockenbohnen, die auf die Witterungsbedingungen und die moderne Landwirtschaft in Deutschland angepasst sind. - Mit der Züchtung von Trockenbohnen wird die heimische Produktion von Körnerleguminosen gestärkt. - Die Diversität, der Anbauumfang und die Erträge von Körnerleguminosen werden gesteigert. Projektpartner sind der Kultursaat e.V., die Fachhochschule Erfurt mit der Professur Ökologischer Pflanzenbau und die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft - Institut für Agrarökologie und Biologischen Landbau mit Unterstützung durch das Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung.

Anbau heimischer Wildpflanzen als Nutzpflanzen in semi-ariden Gebieten

Es gibt in der suedlichen Kalahari eine Reihe von Wildpflanzen, die von Einheimischen zur Ernaehrung von Tier und Mensch genutzt werden. Ueber den gezielten und kontrollierten Anbau und die damit moegliche Ertragssteigerung durch flankierende Massnahmen ist bisher nichts bekannt. Auf der Farm Avontuur 120 km nordoestlich von Kuruman soll der Anbau von Tylosema esculentum und Vigna lobatifolia erprobt werden. In den letzten Jahren hat der Farmer eine spezielle Technik zur Speicherung von Bodenwasser entwickelt, dessen Eignung fuer den Anbau dieser Pflanzen geprueft werden soll. Tylosema esculentum ist eine ausdauernde Leguminose, deren Samen genutzt werden. Vigna lobatifolia ist eine einjaehrige Leguminose, deren Wurzelknollen gemessen werden.

Entwicklung einer Wertschöpfungskette für ökologisch erzeugte Erbsen und Bohnen vom Acker bis zur Großküche und Gastronomie, Entwicklung einer Wertschöpfungskette für ökologisch erzeugte Erbsen und Bohnen vom Acker bis zur Großküche und Gastronomie

Das Projekt WKErBo unterstützt den Aufbau einer regionalen Bio-Wertschöpfungskette von Ackerbohnen und Erbsen für Gemeinschaftsverpflegung und Gastronomie. Damit wird einerseits das Ziel der Förderung des ökologischen Anbaus heimischer Erbsen und Ackerbohnen verfolgt. Daneben zielt das Vorhaben auf die Entwicklung eines großküchentauglichen Fleischersatzprodukts aus Ackerbohnen und Erbsen ohne Zusatzstoffe ab, dessen sensorische und ernährungsphysiologische Qualität den Wünschen und Bedarfen der unterschiedlichen Zielgruppen in der Gemeinschaftsverpflegung entspricht. Der Innovationscharakter des Projekts ergibt sich aus den Rahmenbedingungen der Produktion und Verarbeitung. Es kann ein Beitrag zum Klimaschutz sowie zu einer gesundheitsförderlichen und ressourcenschonenden Ernährung geleistet werden, Importe können reduziert und der Selbstversorgungsgrad auf nationaler Ebene erhöht werden. Damit leistet das Projekt einen Beitrag zur Vermarktung ökologisch erzeugter Produkte: Entwicklung von Konzepten zur Verbesserung der Koordinierung von Angebots- und Nachfrageentwicklung im Sinne der BÖLN-Förderrichtlinie sowie zur Förderbekanntmachung über die Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben für den Bereich 'Regionale Bio-Wertschöpfungsketten'.

Pre-Breeding und Entwicklung von Züchtungskriterien für Buschbohnen (Phaseolus vulgaris L.) zur Nutzung als Körnerdruschfrucht in Deutschland, Pre-Breeding und Entwicklung von Züchtungskriterien für Buschbohnen (Phaseolus vulgaris L.) zur Nutzung als Körnerdruschfrucht in Deutschland

Mit dem Projektvorhaben sollen durch Screening von genetischen Ressourcen, Linien und Sorten von Buschbohnen (Phaseolus vulgaris L. ssp. vulgaris var. nanus) auf die Anbauwürdigkeit in Deutschland getestet und daraus Züchtungskriterien für Buschbohnen als Trockenbohnen zur Körnerdruschernte entwickelt werden. Die Züchtungskriterien sollen in ersten Kreuzungen umgesetzt werden, die die Grundlage für die weitere Züchtung von Buschbohnen als Körnerdruschfrucht durch Akteure der ökologischen Pflanzenzüchtung legen. Damit werden eine weitere Art und neue Sorten für den heimischen Körnerleguminosenanbau unter veränderten Witterungsbedingungen erschlossen. Im Einzelnen werden dabei die folgenden Ziele verfolgt: - Erschließung und Untersuchung genetischer Ressourcen und vorhandener Sorten aus anderen Anbauregionen zur Etablierung neuer Arten für veränderte Witterungsbedingungen in Deutschland. - Entwicklung von Züchtungskriterien wie Kühletoleranz, Vegetationsdauer, Ertrag und phänotypische Merkmale zur Nutzung als Ackerdruschfrucht, wie determiniertes Wachstum, Standfestigkeit und Druschfähigkeit - Umsetzung der maßgeblichen Züchtungskriterien in neue Kreuzungen von Trockenbohnen, die auf die Witterungsbedingungen und die moderne Landwirtschaft in Deutschland angepasst sind. - Mit der Züchtung von Trockenbohnen wird die heimische Produktion von Körnerleguminosen gestärkt. - Die Diversität, der Anbauumfang und die Erträge von Körnerleguminosen werden gesteigert. Projektpartner sind der Kultursaat e.V., die Fachhochschule Erfurt mit der Professur Ökologischer Pflanzenbau und die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft - Institut für Agrarökologie und Biologischen Landbau mit Unterstützung durch das Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung.

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