Das Projekt "Zelluläre Klima-Adaptionen in alpinen und polaren Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Botanik, Abteilung für Physiologie und Zellphysiologie Alpiner Pflanzen durchgeführt. Die Pflanzen der Hochgebirge und der polaren Zonen müssend im Vergleich zu Pflanzen gemäßigter Bereiche mit drei besonderen Anforderungen fertig werden: kurze Vegetationszeit, Kälte, auch im Sommer möglich, und hoher Sonneneinstrahlung. Die Anpassungsstrategien, die ein Überleben in Hochgebirge und Arktis möglich machen, sind nur z.T. bekannt. Von seiten der Ökologie und Ökophysiologie wurden etliche solcher Strategien beschrieben, allerdings meist nur auf der Ebene der Pflanze oder eines Organs. Erst in jüngerer Zeit gibt es einige Untersuchungen, die die Adaptionen des Stoffwechsels verstehen wollen. Die Anpassung eines Stoffwechsels an ungünstige Bedingungen ist aber auch ein Ausdruck des Zusammenspiels von Zellorganellen und Membranen. Bislang ist nur von seiten des Antragstellers eine erste Beschreibung der Ultrastruktur alpiner Pflanzen mit Anbindung an den Stoffwechsel und Einbeziehung der Standortbedingungen erfolgt. Hier zeigte sich, daß mit Methoden der modernen Zellbiologie ein enormer Wissenszuwachs erhalten werden kann. So wurden vom Antragsteller in elektronenmikroskopischen Untersuchungen festgestellt, daß bei Kälte und Starklicht die Chloroplasten vieler alpiner und polarer Pflanzen besondere Strukturen zeigen ('Protrusionen), die einige physiologische Anpassungen erklärbar machen können. Die dem Auftreten dieser dynamischen Strukturen zugrunde liegenden Vorgänge in der Zelle können am besten mit modernen zellbiologischen Verfahren, wie sie etwa für Cytoskelett-Untersuchungen üblich sind, beschrieben werden. Daher sollen mit Hilfe eines confokalen Laser-Scanning-Mikroskopes (CLSM) unter Verwendung des 'green fluorescent protein (GFP) sowie fluoreszenz-markierter Antikörpern oder Cytoskelett-Inhibitoren die Bildungsmechanismen, Stabilität und 3-D Struktur dieser Protrusionen untersucht werden. Grundlage ist hierzu die vorherige Erfassung des Standortklimas der Pflanzen und ihrer Photosyntheseaktivität, um die Faktoren zu kennen, die die Zelle veranlassen, die Chloroplasten umzubilden. Voruntersuchungen haben auch ergeben, daß bei Hochgebirgspflanzen eine mögliche Kooperation von Plastiden, Mitochondrien und Microbodies überlebenswichtig sein kann. Diese dynamische Organell-Kooperation soll ebenfalls untersucht werden. Alle Arbeiten werden mit Wildpflanzen aus geeigneten hochalpinen und polaren Wuchsorten gemacht und die zellbiologischen Beobachtungen müssen über die Ökophysiologie dieser Pflanzen interpretiert werden.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von K.U.L.T. Kress Umweltschonende Landtechnik GmbH durchgeführt. Durch die extensive Grünlandbewirtschaftung, häufig mit Mähzeitpunkten ab Mitte Juni, haben sich die Herbstzeitlose (HZL) und das Jakobskreuzkraut (JKK) vermehrt. Alle ihre Pflanzenteile sind giftig und können bei Nutztieren zum Tod führen. Problematisch sind die Bestandteile im Heu, da diese nicht mehr von den Tieren selektiert werden können. Durch Mulchen im zeitigen Frühjahr kann die HZL zurückgedrängt werden, was aber im Konflikt mit den naturschutzfachlichen Bewirtschaftungsvorgaben stehen kann. Ferner ist dadurch der Ertrag reduziert und das Heu kann immer noch mit HZL verunreinigt sein. Das JKK kann durch Ausreißen, zielgerichtete Mähzeitpunkte oder chemisch zurückgedrängt werden. In dem Vorhaben werden Algorithmen zur Analyse von Luftbildern von Grünland mit HZL und JKK entwickelt. Für die HZL werden die Flächen im Herbst zum Zeitpunkt der Blüte und im Frühjahr zum Zeitpunkt des Blattaustriebs, Bestände mit JKK werden im Sommer zu Blühbeginn mit einer Drohne überflogen. Die Flächen werden RGB- und Spektral-Kameras fotografiert. Ziel ist es, aus den Luftbildern Giftpflanzen-Bestandskarten zu erstellen. Aus diesen werden Applikationskarten für eine nicht-chemische einzelpflanzen- bzw. teilflächenspezifische Bekämpfung abgeleitet.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen, Fakultät Agrarwirtschaft, Volkswirtschaft und Management durchgeführt. Durch die extensive Grünlandbewirtschaftung, häufig mit Mähzeitpunkten ab Mitte Juni, haben sich die Herbstzeitlose (HZL) und das Jakobskreuzkraut (JKK) vermehrt. Alle ihre Pflanzenteile sind giftig und können bei Nutztieren zum Tod führen. Problematisch sind die Bestandteile im Heu, da diese nicht mehr von den Tieren selektiert werden können. Durch Mulchen im zeitigen Frühjahr kann die HZL zurückgedrängt werden, was aber im Konflikt mit den naturschutzfachlichen Bewirtschaftungsvorgaben stehen kann. Ferner ist dadurch der Ertrag reduziert und das Heu kann immer noch mit HZL verunreinigt sein. Das JKK kann durch Ausreißen, zielgerichtete Mähzeitpunkte oder chemisch zurückgedrängt werden. In dem Vorhaben werden Algorithmen zur Analyse von Luftbildern von Grünland mit HZL und JKK entwickelt. Für die HZL werden die Flächen im Herbst zum Zeitpunkt der Blüte und im Frühjahr zum Zeitpunkt des Blattaustriebs, Bestände mit JKK werden im Sommer zu Blühbeginn mit einer Drohne überflogen. Die Flächen werden RGB- und Spektral-Kameras fotografiert. Ziel ist es, aus den Luftbildern Giftpflanzen-Bestandskarten zu erstellen. Aus diesen werden Applikationskarten für eine nicht-chemische einzelpflanzen- bzw. teilflächenspezifische Bekämpfung abgeleitet.
Das Projekt "The functioning and role of water channels in plant cell membranes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Pflanzenökologie durchgeführt. Um zu einem besseren Verständnis der grundlegenden Mechanismen zu gelangen, die den Wasserfluss in der Pflanze regulieren, wird die Funktion von Wasserkanalproteinen in der Zellmenbram höherer Pflanzen in Kooperation mit dem CNRS in Gif-sur-Ivette, Frankreich, untersucht. Es werden in Bayreuth entwickelte Techniken eingesetzt, um Wasserflüsse auf der Ebene einzelner Zellen zu erfassen. Der französische Partner übernimmt die molekulare Charakterisierung der Aquaporine, wobei als Modellsystem Mutanten von Arabidopsis und Suspensionskulturzellen von Tabak eingesetzt werden. Der Einfluss hoher Salinität auf die Aktivität der Kanäle wird untersucht.
Das Projekt "Aufnahme und Permeabilitaet von Luftschadstoffen durch die aeusserste Hautschicht von Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Botanik und Mikrobiologie, Lehrstuhl für Botanik durchgeführt. Objective: To elucidate mechanisms of permeability of plant cuticles submitted to air pollution. General information: plant cuticles are barriers between the atmosphere and the interior of plants. They are the first target for any attack from the atmosphere. The interactions of the air pollutants SO2, NOx and O3 with needle and leaf cuticles will be characterized. For that purpose, cuticles from picea, pinus, abies, fagus and quercus will be isolated enzymatically. Sorption and permeability of the agses will be determined in the isolated cuticles. Sorption and permeability data will make it possible, to correlate intracuticular gas concentrations and morphological, anatomical and chemical changes of cuticles induced by air pollutants. Furthermore, permeability is a measure of gas transport between atmosphere and plant interior via cuticle. Sorption will be characterized by partition coefficients and sorption isotherms, permeability by permeability coefficients. Achievements: The main impediments to the permeation of gases through plant cuticles are the soluble cuticular lipids embedded within the cuticles. Only hydrogen sulphide and its methyl derivative are exceptions for which transport is not limited by the lipids. In the environment, binding of nitrogen dioxide to plant cuticles does not seem to be important. Sorption of gases by plant cuticles is a complex phenomenon. Partition coefficients, K, were found to be around 30 to 40 at high partial pressures of the gases. The lower the partial pressures the higher the partition coefficients. K-values increase exponentially with decreasing partial pressures. K-values are around 300 at 5 kPa (sulpher dioxide) and around 4000 at 1000 parts per million (nitrogen dioxide). These data point to the interesting fact that plant cuticles are able to sorbenormous amounts of air polluting gases especially at low partial pressures of the gases.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum - Rheinpfalz durchgeführt. Bei Radies treten seit einigen Jahren insbesondere nach Witterungsextremen mit starken Niederschlägen Schäden durch phytopathogene Bakterien aus der Gruppe der Pseudomonaden auf. Es wird vermutet, dass die Erreger auch über das Saatgut verbreitet werden können. Die Resistenzzüchtung wird als einzige Möglichkeit zur Kontrolle dieser Bakteriosen angesehen. Im derzeitigen Radiessortiment sind keine Resistenzen gegen Pseudomonaden bekannt. Mit der Entwicklung eines Resistenztests wird die Grundlage für die Züchtung resistenter Sorten geschaffen. Daneben soll ein Testverfahren für Saatgutbefall entwickelt werden. In einem Zeitraum von 3 Jahren wird ein Verfahren entwickelt, mit dem die Wirtspflanzenreaktion an abgeschnittenen Pflanzenteilen überprüft werden soll. So kann einerseits die Widerstandsfähigkeit adäquat beurteilt werden, andererseits bleibt aber die Vitalität der getesteten Individuen unbeeinträchtigt. Zur Überprüfung der im Testsystem bei künstlicher Inokulation gewonnenen Ergebnisse soll ein ausgewähltes Sortiment an Sorten/Linien im Freiland unter natürlichen Infektionsbedingungen getestet werden. Anschließend erfolgt die Implementierung der Testmethodik in den Zuchtbetrieben. Parallel dazu wird eine Testmethodik zum Saatgutnachweis entwickelt und in den Zuchtbetrieben implementiert.
Das Projekt "Verwendung von Kompost im Garten- und Landschaftsbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Weihenstephan, Staatliche Forschungsanstalt für Gartenbau, Institut für Gartenbau durchgeführt. Teil 1: Bodenverbesserung bei Pflanzflächen für Stauden und Gehölze: Nur in wenigen Fällen trifft der Garten- und Landschaftsbau auf Standorte, die eine Bepflanzung bzw. Nutzung ermöglichen, ohne dass eine Regeneration gestörter Böden eingeleitet bzw. unterstützt wird. Das breit gefächerte Aufgabenfeld des Garten- und Landschaftsbaus beinhaltet somit - gleichsam als Vorbedingung für die Gestaltung von Freiräumen aller Art - umfangreiche Maßnahmen zur Herstellung geeigneter Vegetationstragschichten, wobei vorwiegend organische Masse verwendet wird. Der sich hieraus ableitende, hohe Bedarf an organischer Substanz prädestiniert den GaLaBau für die Kompostanwendung, wodurch in diesem Bereich erhebliche Mengen pflanzlicher Abfallstoffe dem Naturkreislauf nutzbringend wieder zugeführt werden können. Untersucht wird der langfristige Einfluss einer Kompostgabe zur Bodenverbesserung bei der Pflanzung von Stauden und Gehölzen. Teil 2: Substratbestandteil für Lärmschutzwände, Pflanzcontainer und Rasengittersteine: Aufgrund geringer Kosten werden im Garten- und Landschaftsbau häufig lokal angebotene Oberbodengemische als Vegetationssubstrat favorisiert. Diese Gemische enthalten jedoch häufig Unkrautsamen oder austriebsfähige Pflanzenteile und unterliegen zudem einem deutlichen Volumenschwund, da in Folge der Verarbeitung des Bodens ein Fragmentgefüge geschaffen wird, das sich mittel- bis langfristig als wenig beständig erweist. Durch die auftretende Sackung werden die ursprünglich günstigen physikalischen Eigenschaften der Substrate (z.B. Wasserdurchlässigkeit, Luftkapazität) stark beeinträchtigt. Zudem erschwert die - je nach Herkunft- meist sehr unterschiedliche Beschaffenheit des Oberbodens die Standardisierung von Substratmischungen erheblich. Derartige Substrate sind somit wenig geeignet, um eine dauerhaft optimale Entwicklung der Begrünung sicherzustellen. Gegenstand der Untersuchungen ist der langfristige Einfluss zielgerichtet konzipierter Kompostsubstrate zur Begrünung von Lärmschutzwänden, Pflanzcontainern und Rasengittersteinen.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein durchgeführt. 1. Vorhabenziel Das Vorhaben umfasst zwei Teilvorhaben. Im Teilvorhaben 1 wird für acht an BonaRes-ORDIAMUR beteiligte Teilprojekte Pflanzenmaterial, Boden und Versuchsfläche geschaffen bzw. von einem seit 2009 ununterbrochen im zweijährigen Turnus wiederholt mit Apfel bepflanzten Boden bereitgestellt. Der zweijährig wiederholte Pflanzturnus wird fortgesetzt. Im Teilvorhaben 2 soll der Einfluss von abgetrennten Apfelwurzeln auf die Entstehung der spezifischen Apfelmüdigkeit untersucht werden. Dazu werden Apfelsämlinge in Containern in nicht apfelmüdem Boden, der mit einer Dampfbehandlung bei 90° C sterilisiert wurde, über drei Vegetationsperioden kultiviert. Dem Boden werden, außer in der Kontrolle, abgetrennte Apfelwurzeln beigemischt. Die Reaktion der Apfelsämlinge wird am Zuwachs von Apfelspross und Wurzel ermittelt. Bodenproben, Wurzelproben und Sprossproben werden für die jeweils spezifischen Vorhaben der an BonaRes-ORDIAmur beteiligten Teilprojekte bereitgestellt. 2. Arbeitsplanung Im Teilvorhaben 1 sind Kulturarbeiten, Düngung und Pflanzenschutz nach guter fachlicher Praxis zeitnah auszuführen. Die Erfassung der im Boden lebenden Fadenwürmer (Nematoden) erfolgt jährlich. Im Teilvorhaben 2 ist die aufwendige, mehrjährige Kultur von Apfelsämlingen in Containern fachgerecht durchzuführen. Die Entwicklung von Spross und Wurzel sind zwischenzeitlich zu dokumentieren.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MMM tech support GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Pflanzenproduktion ist auf eine ausgewogene Pflanzenernährung angewiesen. Ziel jeder Düngegabe ist, das Nährstoffangebot für die Kulturpflanzen so zu ergänzen, dass optimale Wachstumsbedingungen herrschen, aber ein Zuviel an Düngemitteln und daraus resultierende Umweltschäden vermieden werden. Im Projekt soll das NutriLab, ein einfach zu handhabendes, robustes und mobiles Handanalysegerät entwickelt werden, das den Gehalt der Nährstoffe NPK sowie pH und EC Wert des Probenmaterials in einem Messvorgang ermittelt. Das Messgerät soll sowohl aufgeschlämmte Böden und Substrate, sowie direkt entnommene Bodenlösung wie auch Presssäfte von Pflanzenorganen verarbeiten. Die Messwerte werden nach dem Messvorgang auf einem Display angezeigt und in einem Datenspeicher abgelegt. Weiterhin soll eine integrierte Software / App in einem zweiten Schritt die gewonnenen Daten mittels einer hinterlegten Datenbank, die optimale Nährstoffgehalte für wichtige Kulturpflanzen in deren Entwicklungsstadien enthält, selbständig interpretieren und eine Bemessung von Düngergaben vorschlagen. Diese Datenbank ist mit offener Architektur geplant, die eine Anpassung durch Nutzer ermöglicht. Die optimalen Nährstoffniveaus sollen an spezifische Standortbedingungen anzupassen sein, und weitere Kulturpflanzen sollen hinzugefügt werden können. Die Arbeiten sind in 9 APs unterteilt: Auf Basis des NUTRI-STAT Analysebausteins wird die Grundkonzeption der NutriLab Hardware, des Betriebssystems und der Software / App festgelegt (AP 1 & 2). Die Hardware wird entwickelt und Betriebssystem und Schnittstellen werden angepasst und implementiert (AP 3 & 4). Optimale Nährstoffniveaus werden recherchiert und die Dateninterpretation sowie die zugehörigen Softwaretools werden entwickelt (AP 5 & 6). Die Datenbank und die Datacloud werden entwickelt (AP 7), die Praxistauglichkeit der Neuentwicklung wird getestet (AP 8). Die Ergebnisse werden auf- und der Transfer vorbereitet, der Verwertungsplan wird erstellt (AP 9).
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau Großbeeren e.V. durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen des vorangegangenen Forschungs- und Entwicklungsprojektes 'NutriLab' soll im Rahmen von NutriLab II die Marktreife und Praxiseinführung für dieses System erreicht werden. Es wird erwartet, dass der sparsame, verantwortungsvolle Einsatz von Düngemitteln und weiterer Produktionsmittel oder Ressourcen unterstützt, und die Wettbewerbsfähigkeit des Pflanzenbaus gestärkt wird. NutriLab besteht aus zwei Komponenten, die ein aufeinander abgestimmtes System bilden. Erstens einem einfach zu handhabenden, robusten und mobilen Handanalysegerät, das den Gehalt der Nährstoffe NO3, H2PO4, K sowie den pH und EC Wert des Probenmaterials in einem einzigen Messvorgang misst. Das NutriLab Gerät ist mit einer Bluetooth - Schnittstelle ausgestattet, über die die Datenkommunikation mit der cloudbasierten NutriLab Software ermöglicht wird. Zweitens die NutriLab Software, die neben der reinen Datenverwaltung dazu in der Lage ist, die Düngestrategie des Anwenders zu optimieren, indem sie die gewonnenen Daten mittels einer hinterlegten Datenbank, die optimale Nährstoffgehaltsbereiche im Presssaft von Pflanzenorganen und in Bodenextrakten für die wichtigsten Kulturpflanzenarten in deren Entwicklungsstadien enthält, selbständig interpretiert, und darauf basierend eine Bewertung der aktuellen Nährstoffversorgung vornimmt. Zusätzlich soll die Messung der Nährstoffe in der Bodenlösung, die erforderliche Methodik zur Bewertung der Nährstoffgehalte in Relation zu bisherigen zeitaufwändigen Verfahren bis hin zur Empfehlungsableitung für das Nährstoffangebot implementiert werden. Die NutriLab Software ist als cloudbasiertes System und als Smartphone-App konzipiert. Zur Erreichung des Ziels sind eine Weiterentwicklung und Optimierung der Hard- und Software, sowie ausführliche Tests unter Praxisbedingungen notwendig.
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