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Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Drought stress during grain filling can result in reduced grain filland subsequent loss in grain yield. As part of GABI-GRAIN, this projectaims to identify novel exotic proteins associated with improved droughttolerance during grain filling in barley. To achieve this aim a set ofspring barley introgression lines (S42-ILs) that originate from thecross Scarlett (H. vulgare) x ISR42-8 (H. spontaneum) (Schmalenbach etal. 2008 ) were screened for drought tolerance during grain filling. Intotal 49 S42-ILs and Scarlett as the control genotype were grown in theglasshouse using an automated irrigation system. At 10 days postanthesis (DPA) the irrigation system was set to provide well-wateredand drought stress conditions. Plants were scored for physiologicaltraits including flowering time, grain maturity, biomass, number ofears, grains per ear, thousand grain weight, grain yield and harvestindex. This phenotype data was then used for line by trait associationstudies to identify quantitative trait loci (QTL). This analysisidentified exotic alleles associated with increased and also decreasedplant performance under drought stress. Furthermore, we could alsoconfirm several QTL detected in previous field experiments using thisS42-IL population. To understand the molecular mechanism controllingidentified QTL a proteomics study is underway. From selected droughttolerant S42-ILs and Scarlett that have been grown under well-wateredand drought stress conditions proteins will be extracted from grainsamples collected at 12, 16, 20 and 24 DPA. Differentially expressedproteins will then be detected using quantitative 2D gelelectrophoresis. Identified proteins associated with improved droughttolerance can then potentially be used as diagnostic bio-markers toassist in the selection of higher yielding barley lines under droughtconditions. Furthermore, this research will give a greaterunderstanding of the genetic and biochemical mechanisms that controldrought tolerance in barley.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Amt für Waldgenetik (AWG) durchgeführt. Holz ist ein wichtiger nachwachsender Rohstoff, der den Vorzug hat, CO2 zu speichern. Mit dem Verbundvorhaben werden die Grundlagen für eine nachhaltige Versorgung des Marktes mit hochwertigem Forstvermehrungsgut gelegt. Dieses Vermehrungsgut muss eine adäquate genetische Diversität aufweisen, um unter den Bedingungen des Klimawandels ein produktives Wachstum in stabilen und anpassungsfähigen Beständen zu gewährleisten. Neben der Steigerung der Wuchsleistung (Erhöhung der CO2-Bindung) wird auch eine Qualitätsverbesserung verfolgt. Dies ist die Voraussetzung, dass das Holz ein- oder mehrmalig stofflich genutzt wird, bevor es der energetischen Nutzung zugeführt wird (Kaskadennutzung). Auf Grundlage einer gemeinschaftlichen, Institutionen-übergreifenden Auswertung langjähriger Versuche kann dieses Ziel erreicht werden. Solche Auswertungen liefern wertvolle Hinweise zur Überarbeitung der Herkunftsempfehlungen und zur Ausweisung von Verwendungszonen. Sie bilden eine wichtige Grundlage für die Plusbaumauswahl und die sich anschließende Vermehrung zur späteren Anlage von Samenplantagen. Über ein aufzubauendes Internetportal werden die erzielten Informationen an Waldbesitzer, forstliche Unternehmer, Entscheidungsträger und Multiplikatoren weitergeben. Durch den hohen Grad der Vernetzung der Partner im Verbundvorhaben werden Synergien und die noch verbliebenen Kapazitäten im Bereich Forstpflanzenzüchtung in Deutschland effektiv genutzt. Im Teilprojekt wird die Baumart Bergahorn koordinierend bearbeitet (inkl. gemeinsame Auswertung der Versuchsdaten). Für Douglasie, Fichte, Kiefer, Lärche und Bergahorn werden Plusbäume in Bayern, Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz ausgesucht und vermehrt. Für Douglasie wird eine Nachkommenschaftsprüfung für Samenplantagen und Bestände eingeleitet. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt sind begleitende genetische Untersuchungen an Plusbäumen und Beständen bei Bergahorn, Douglasie und Eiche.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Phytopathologie durchgeführt. 'Priming' erlaubt Pflanzen, bei Stress-Situationen schneller und stärker zu reagieren. In der Landwirtschaft wird von diesem Phänomen für den Pflanzenschutz profitiert. Heute kennen wir eine Vielzahl von kleinen Molekülen, die diesen Zustand induzieren. Zusätzlich kann auch das Mikrobiom Priming-induzierende Eigenschaften aufweisen. Es gibt klare Hinweise auf kultivarspezifische Variationen der Fähigkeit, den Priming-Zustand zu induzieren. Allerdings fehlen noch Ansätze, das Priming mit Hilfe des pflanzenassoziierten Mikrobioms zu induzieren oder die Kapazität von Priming für die Pflanzenzucht zu verbessern. Das Ziel von PrimedPlant ist es, detaillierte Informationen über Priming in Gerste zu gewinnen. Um unsere Ziele zu erreichen, werden wir die Physiologie von Priming in Gerste und die Priming-induzierenden Kapazitäten von Boden-Mikroorganismen untersuchen. Die Priming-Kapazität wird durch eine Quantifizierung der Resistenz gegenüber phytopathogenen Pilzen und Nematoden bewertet. Darüber hinaus werden wir eine Reihe von genetisch diversen Gerste-Kultivaren auf die Fähigkeit zur Priming-Induktion prüfen und genomweite Assoziationsstudien durchführen. Dank dieser Strategie erwarten wir, Gerste-Kultivare mit besonders hoher Kapazität, Priming als Reaktion auf mikrobielle Gemeinschaften in Boden zu induzieren, und jene Mitglieder von mikrobiellen Gemeinschaften zu identifizieren, die zum Priming-Phänomen beitragen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landessaatzuchtanstalt (720) durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Verbesserung der Resistenz von Mais gegenüber Kolbenfäulen, verursacht durch Fusarium spp., und Turcicum-Blattdürre, verursacht durch den Pilz Setosphaeria turcica. PRIMA kombiniert Methoden der Phytopathologie und der molekularen Züchtung und beinhaltet folgende Arbeitsfelder: i) Entwicklung neuer Methoden für die gezielte Nutzung tropischer genetischer Ressourcen in der Züchtung und Erhöhung der Biodiversität für Resistenz, ii) phytopathologische Studien zur Analyse von Arten- und Rassenspektren von Fusarium spp. und S. turcica und deren klimazonale Relevanz sowie Prüfung der Temperaturabhängigkeit der Resistenzen in Maislinien und iii) Untersuchung der Wirksamkeit der Callosesynthase und biotechnologische Entwicklung einer neuartigen Resistenzquelle mittels 'genome editing'. Die Zusammenführung aller Ansätze wird direkt zu innovativen Methoden für eine nachhaltige Resistenzzüchtung gegen pilzliche Erreger in Deutschland und auch international führen und der Zuchtfortschritt wird durch den Wirtschaftspartner KWS den Landwirten innerhalb weniger Jahre nach Projektende zur Verfügung gestellt werden.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Holz ist ein wichtiger nachwachsender Rohstoff, der den Vorzug hat, CO2 zu speichern. Mit dem Verbundvorhaben werden die Grundlagen für eine nachhaltige Versorgung des Marktes mit hochwertigem Forstvermehrungsgut gelegt. Dieses Vermehrungsgut muss eine adäquate genetische Diversität haben, um unter den Bedingungen des Klimawandels ein produktives Wachstum in stabilen und anpassungsfähigen Beständen zu gewährleisten. Neben der Steigerung der Wuchsleistung (Erhöhung der CO2-Bindung) wird auch eine Qualitätsverbesserung verfolgt. Dies ist die Voraussetzung, dass das Holz ein- oder mehrmalig stofflich genutzt wird, bevor es der energetischen Nutzung zugeführt wird (Kaskadennutzung). Auf Grundlage einer gemeinschaftlichen, institutionen-übergreifenden Auswertung langjähriger Versuchsflächen kann dieses Ziel erreicht werden. Solche Auswertungen liefern wertvolle Hinweise zur Überarbeitung der Herkunftsempfehlungen und zur Ausweisung von Verwendungszonen. Sie bilden eine wichtige Grundlage für die Plusbaumauswahl und die sich anschließende Vermehrung zur späteren Anlage von Samenplantagen. Über ein aufzubauendes Internetportal werden die erzielten Informationen an Waldbesitzer, forstliche Unternehmer, Entscheidungsträger und Multiplikatoren weitergeben. Durch den hohen Grad der Vernetzung der Partner im Verbundvorhaben werden Synergien und die noch verbliebenen Kapazitäten im Bereich Forstpflanzenzüchtung effektiv genutzt. Im Teilprojekt werden die Baumarten Douglaise und Kiefer koordinierend bearbeitet (inkl. gemeinsame Auswertung der Versuchsdaten). Für Douglasie, Fichte, Kiefer, Lärche, Eiche und Berg-Ahorn werden Plusbäume in Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern sowie auf Versuchsflächen des Thünen-Instituts ausgesucht und vermehrt. Für Kiefer wird eine Einzelbaum-Nachkommenschaftsprüfung eingeleitet. Ein Arbeitsschwerpunkt sind begleitende genetische Untersuchungen von Erntebeständen und Samenplantagen sowie dem Saatgut bei Douglasie.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Biozentrum Klein Flottbek und Botanischer Garten durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Verbesserung der Resistenz von Mais gegenüber Kolbenfäulen, verursacht durch Fusarium spp., und Turcicum-Blattdürre, verursacht durch den Pilz Setosphaeria turcica. PRIMA kombiniert Methoden der Phytopathologie und der molekularen Züchtung und beinhaltet folgende Arbeitsfelder: i) Entwicklung neuer Methoden für die gezielte Nutzung tropischer genetischer Ressourcen in der Züchtung und Erhöhung der Biodiversität für Resistenz, ii) phytopathologische Studien zur Analyse von Arten- und Rassenspektren von Fusarium spp. und S. turcica und deren klimazonale Relevanz sowie Prüfung der Temperaturabhängigkeit der Resistenzen in Maislinien und iii) Untersuchung der Wirksamkeit der pathogen-induzierten Callosesynthase und biotechnologische Entwicklung einer neuartigen Resistenzquelle mittels 'genome editing'. Die Zusammenführung aller Ansätze wird direkt zu innovativen Methoden für eine nachhaltige Resistenzzüchtung gegen pilzliche Erreger in Deutschland und auch international führen und der Zuchtfortschritt wird durch den Wirtschaftspartner KWS den Landwirten innerhalb weniger Jahre nach Projektende zur Verfügung gestellt werden.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Die Züchtung von Forst- und Obstgehölzen hat national und international eine lange Tradition. Gehölze haben allerdings wegen ihrer langen Nutzungs- und Reproduktionszeiträume den Nachteil, dass eine nennenswerte züchterische Verbesserung hinsichtlich wirtschaftlich bedeutender Merkmale nur sehr begrenzt möglich ist. Dieser Nachteil kann im Hinblick auf den prognostizierten Klimawandel, der sich wahrscheinlich rasanter vollziehen wird als eine züchterische Anpassung bei Bäumen möglich ist, dramatische wirtschaftliche und arbeitspolitische Folgen haben. Eine Möglichkeit, den Züchtungsprozess bei Gehölzen zu beschleunigen und zu verkürzen, besteht in der Induktion einer frühen Blüte bei ausgewählten Genotpyen und deren Einbindung in ein Zuchtprogramm als väterliche oder mütterliche Kreuzungspartner. Im Rahmen des Projekts sollen frühblühende Linien bei Pappel und Apfel durch gentechnische Übertragung von blühfördernden Genen erzeugt werden, die dann als Kreuzungspartner verwendet werden können. Diese Möglichkeit soll am Beispiel der Pappel (Toleranz gegen Pappelrost) und des Apfels (Resistenz gegen Mehltau, Schorf und Feuerbrand) realisiert werden. Die gentechnische Veränderung der Pflanzen soll dabei nur während des Zuchtprozesses genutzt und anschließend auf natürliche Weise wieder ausgekreuzt werden. Im Ergebnis des Projektes entstehen resistente/tolerante Nachkommen, in denen keine gentechnische Veränderung mehr vorliegt. Dieses Material kann in der klassischen Züchtung eingesetzt werden.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Züchtungsforschung an Gartenbaulichen Kulturen und Obst durchgeführt. Die Züchtung von Forst- und Obstgehölzen hat national und international eine lange Tradition. Gehölze haben allerdings wegen ihrer langen Nutzungs- und Reproduktionszeiträume den Nachteil, dass eine nennenswerte züchterische Verbesserung hinsichtlich wirtschaftlich bedeutender Merkmale nur sehr begrenzt möglich ist. Dieser Nachteil kann im Hinblick auf den prognostizierten Klimawandel, der sich wahrscheinlich rasanter vollziehen wird als eine züchterische Anpassung bei Bäumen möglich ist, dramatische wirtschaftliche und arbeitspolitische Folgen haben. Eine Möglichkeit, den Züchtungsprozess bei Gehölzen zu beschleunigen und zu verkürzen, besteht in der Induktion einer frühen Blüte bei ausgewählten Genotpyen und deren Einbindung in ein Zuchtprogramm als väterliche oder mütterliche Kreuzungspartner. Im Rahmen des Projekts sollen frühblühende Linien bei Pappel und Apfel durch gentechnische Übertragung von blühfördernden Genen erzeugt werden, die dann als Kreuzungspartner verwendet werden können. Diese Möglichkeit soll am Beispiel der Pappel (Toleranz gegen Pappelrost) und des Apfels (Resistenz gegen Mehltau, Schorf und Feuerbrand) realisiert werden. Die gentechnische Veränderung der Pflanzen soll dabei nur während des Zuchtprozesses genutzt und anschließend auf natürliche Weise wieder ausgekreuzt werden. Im Ergebnis des Projektes entstehen resistente/tolerante Nachkommen, in denen keine gentechnische Veränderung mehr vorliegt. Dieses Material kann in der klassischen Züchtung eingesetzt werden.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HYBRO Saatzucht GmbH & Co KG durchgeführt. Roggen ist als Rohstoffquelle für die energetische Verwertung etabliert. Verglichen mit anderen Energiepflanzen liegen für den Roggen bislang keine ausreichenden Erkenntnisse über Genombereiche vor, auf denen Gene mit einem Einfluß auf die Ausprägung komplex vererbter quantitativer Merkmale, wie z.B. Korn- und Strohertrag bzw. deren Ertragskomponenten, lokalisiert sind. Im skizzierten Projekt sollen mittels QTL-Analyse ertragsrelevante Bereiche des Roggengenoms identifiziert und für die praktische Hybridroggenzüchtung durch praxisfähige, molekulare Marker erschlossen werden. Es werden zwei spaltende Biparentalpopulationen mit je 250 Linien in umfangreichen Feldversuchen in 12 Umwelten (Jahr x Ort) in Deutschland geprüft, davon werden 8 Umwelten zusätzlich Stressvarianten angelegt. eine der beiden Populationen wird auch zur Milchreife geerntet. die Feldprüfung auf ertragsrelevante Merkmale erfolgt in den Jahren 2011 und 2012 in Leistungsprüfungsparzellen. Die zu erfassenden Merkmale sind im Einzelnen: Jugendentwicklung, Beginn Ährenschieben, Wuchshöhe, Lagerneigung, Tausendekorngewicht und Stroh- bzw. Kornertrag. Ergänzend zu vorhandenen genomischen Ressourcen des Roggens soll der Erkenntnisgewinn aus der grundlagenorientierten Forschung an Modellgenomen über Kornentwicklung und N-Stoffwechsel gezielt für die molekulare Charakterisierung des Roggengenoms genutzt werden. Gefundene, eng mit Markern gekoppelte QTL können funktional charakterisiert und gezielt in das Zuchtmaterial eingekreuzt werden. Eine solche Anwendung innovativer Markertechniken kann für beide Merkmale den Zuchtgang wesentlich beschleunigen und in Zukunft die sehr zeitaufwändigen, teure und häufig ungenaue Phänotypisierung unter Stressbedingungen teilweise ersetzten. Die wissenschaftlichen Ergebnisse werden bei nationalen und internationalen Tagungen und in peer-referierten Zeitschriften publiziert.

Teilvorhaben 1: TI

Das Projekt "Teilvorhaben 1: TI" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Seit etwa 1990 werden europäische Erlenarten durch den pilzähnlichen Erreger Phytophthora alni massiv geschädigt. Die Schäden wirken sich auf die Stabilität in forstlichen Beständen und auf die Bestände entlang von Gewässern mit Folgen für den Hochwasserschutz aus. Da eine direkte Bekämpfung außerhalb von Baumschulen nicht möglich ist, soll im Projekt die Grundlage für die Produktion von höherwertigem (widerstandsfähigem) Saat- und Pflanzgut von A. glutinosa gelegt werden: - Es wird feldresistentes Material selektiert und vermehrt und Klonlinien mit Resistenz etabliert (TI) - Es wird eine standardisierte Prüfmethodik entwickelt für die Resistenzbewertung von Nachkommenschaften und Klonen (JKI) - Histologische Untersuchungen werden für die Aufklärung von Resistenzursachen auf der Zellebene durchgeführt und der Ablauf der Besiedelung in den Wurzeln untersucht (JKI) - Für klonales Material wird eine Methode zur genetischen Identifizierung entwickelt (TI) 1. Selektion von resistenten Einzelbäumen und Populationen aus ausgewählten Beständen mit nachgewiesenem P. alni-Vorkommen (zugelassene Saatguterntebeständen, Plantagen, Wald, Ufergehölz) für die Gewinnung von Klonen und Nachkommenschaften (TI, JKI) 2. Entwicklung eines Standardverfahrens zur Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegenüber P. alni (Resistenztest) (JKI) 3. Prüfung von Plantagensaatgut, Saatguterntebeständen und Kreuzungsnachkommenschaften (JKI) 4. In-vitro-Vermehrung aussichtsreicher Klone aus Einzelpflanzenselektion (TI) 5. Vermehrung selektierten Pflanzenmaterials für spätere Anlage einer Klonprüfung (TI) 6. Adaption und Standardisierung histologischer Techniken für die Untersuchung von Wurzeln hinsichtlich Resistenzmechanismen und Gewebebesiedlung auf Zellebene (JKI) 7. Molekulargenetische Identifizierung von Erlenklonen (TI) 8. Infektionsversuche an selektierten Klonen und Kombination der Methoden (JKI, TI).

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