Mit dem Forschungsvorhaben wird das Ziel verfolgt, den Einfluss von Pflanzenpathogenen auf das Parasitierungsverhalten von Encarsia formosa bei der Weissen Fliege Trialeurodes vaporariorum zu klären. Da eine multiple Befallssituation verschiedener Pflanzenpathogene einerseits und tierischer Schaderreger andererseits in vielen Unterglas-Kulturen gegeben ist, soll die Bedeutung dieser Interaktionen für biologische Schädlingsbekämpfungsmassnahmen in diesem System exemplarisch bearbeitet werden. Durch räumliche und zeitliche Variation der Pathogeninfektionen wird sowohl die Bedeutung physikalischer Parameter (=Blattoberfläche) als auch physiologischer Parameter (=Wirtspflanzenmetabolismus) und die daraus resultierende ernährungsphysiologische Beeinflussung der Larven der Weissen Fliege auf die Parasitierungseffizienz von Encarsia formosa untersucht werden.
Die Waldschadeninventur wird in der derzeitigen Form seit 1985 alljaehrlich durchgefuehrt und hat die grossraeumige Beobachtung des Kronenzustandes und dessen Veraenderungen zum Ziel. Der grosse Informationsbedarf zur Erklaerung der Nadel-Blattverluste kann nur mit umfassenderen Messungen der Bodenbelastung mit Schadstoffen, der Naehrstoffversorgung, der Witterungsfaktoren, der Luftqualitaet und der Artenzusammensetzung der Krautschicht abgedeckt werden. Die Intensivbeobachtung umfasst totalisierende Messungen der Luftschadstoffe, der Witterungsfaktoren, die chemische Analyse von Nadeln, Blaettern, Streu und Boden. Diese Messungen sollen mit den Schaetzungen der Nadel-Blattverluste korreliert und ausserdem dazu verwendet werden, Hypothesen zu formulieren, die mit Experimenten im Laboratorium oder auf den Dauerbeobachtungsflaechen ueberprueft werden koennen. Die Entwicklung von feldtauglichen Methoden fuer eine intensivierte Waldschadeninventur wird zwei bis drei Jahre beanspruchen, so dass das neue Beobachtungssystem ab 1995 etabliert werden kann.
Die Architektur des Wurzelsystems von Mais hat sich während der Domestizierung und Verbesserung durch eine Kombination aus landwirtschaftlicher Selektion und Umweltanpassungen rund um den Globus erheblich verändert. Das Mikrobiom, das die Rhizosphäre um die Pflanzenwurzeln herum besiedelt, spielt eine wichtige Rolle bei der Förderung der Stresstoleranz von Pflanzen. In der ersten Förderperiode dieses Projekts haben wir nachgewiesen, dass die Anzahl der Seminalwurzeln während der Domestizierung von Mais zugenommen hat, gefolgt von einem Rückgang bei lokal angepassten Sorten in Regionen mit begrenzter Wasserverfügbarkeit. Umwelt-, genetische und genomische Analysen ergaben frühere Signaturen der Domestizierung und Anpassung von Maiswurzeln und zeigten das genetische Potenzial zur Verbesserung der Trockentoleranz künftiger Nutzpflanzen auf. In der zweiten Förderperiode verfolgen wir zwei übergeordnete Ziele. Erstens soll ein tieferes Verständnis der genetischen und molekularen Grundlagen der systemischen Modulation der Wurzelmorphologie und -anatomie durch Seminalwurzeln gewonnen werden, um eine bessere Anpassung an die begrenzte Wasserverfügbarkeit zu erreichen. Zu diesem Zweck werden wir die komplexe Pflanzenreaktion auf Trockenstress und die mit diesen Merkmalen assoziierten Gene identifizieren, die an der Architektur des Wurzelsystems als Reaktion auf Trockenheit beteiligt sind. Zweitens wollen wir die genetische Rolle des Wirts bei der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft des von den Wurzelmerkmalen abhängigen nützlichen Mikrobioms der Rhizosphäre verstehen, um die Widerstandsfähigkeit von Mais gegen Trockenheit zu verbessern. In diesem Zusammenhang werden wir systematisch untersuchen, wie sich die genetische Variation des Wirts und die Genregulation auf die Zusammensetzung des Mikrobioms der Rhizosphäre und auf die Produktivität von Mais und die Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit auswirkt. Schließlich werden wir repräsentative Schlüsselgene und Schlüsselmikroben durch reverse Genetik und synthetische mikrobielle Gemeinschaften funktionell validieren. Diese Ergebnisse werden den Weg für eine verbesserte Pflanzenzüchtung und die Nutzung mikrobieller Ressourcen ebnen, um die künftige Nahrungsmittelproduktion und eine effiziente Ressourcennutzung in der Landwirtschaft zu sichern.
Die Sojabohne ist eine weltweit wichtige Nutzpflanze. Vor allem in Brasilien erkrankt sie ökonomisch merklich am Asiatischen Sojabohnenrost (SBR), der vom Pilz Phakopsora pachyrhizi hervorgerufen wird. Weil keine der verfügbaren Sojasorten gegen alle Isolate des Pilzes resistent ist, erfolgt der Schutz der Sojabohne vor dem SBR derzeit durch den intensiven Einsatz von chemisch-synthetischen Fungiziden. Deren Anwendung ist umstritten und soll mittel- bis langfristig deutlich reduziert werden. Um dies ohne merklichen Ertragsverlust bei der Sojabohne zu erreichen sind neue oder zumindest komplementäre Strategien zur Bekämpfung des SBRs notwendig. Unsere bisherigen Arbeiten im Themenfeld zeigten, dass die effektive Nichtwirt-Resistenz der Sonnenblume und der Ackerschmalwand gegen SBR teilweise auf der Anreicherung von antimikrobiellen Proteinen und des Cumarins Scololetin beruht. Tatsächlich hemmt Scopoletin die Keimung von P. pachyrhizi-Sporen effektiv. Es scheint aber in der Sojabohne nicht vorzukommen. Eine Rekonstitution der Scopoletinsynthese in transgenen Sojapflanzen reduzierte die Empfindlichkeit für SBR zwar etwas; eine zu hohe Scopoletinkonzentration aber schädigte die Pflanzen. Wir schlagen nun vor, die Nichtwirt-Resistenz der Sonnenblume gegen SBR auf die Sojabohn zu übertragen und das Scopoletin zunächst mithilfe eines bereits identifizierten Transportproteins auf die Blattoberfläche zu transportieren, wo es P. pachyrhizi-Sporen direkt und ohne pflanzenschädigende Nebenwirkungen bekämpfen soll. Gleiches schlagen wir für Isoscopoletin vor, das P. pachyrhizi ebenfalls sehr effektiv bekämpft, im Gegensatz zu anderen Cumarinen aber besonders lichtstabil ist. Außerdem wollen wir die Biosynthese von Sideretin in transgenen Pflanzen nachstellen und seinen Wirkmechanismus aufklären. Als komplementäre und möglicherweise synergistische Strategie beabsichtigen wir, antimikrobielle Blattoberflächen-Proteine, die bei der Nichtwirts-Resistenz der Sonnenblume gegen den SBR eine wichtige Rolle spielen, in transgenen Ansätzen an die Blattoberfläche der Sojabohne zu transportieren, wo sie P. pachyrhizi effektiv bekämpfen sollen. Sojapflanzen, die Cumarine und/oder gegen P. pachyrhizi aktive Proteine auf der Blattoberfläche akkumulieren, sind vielversprechend, um die Sojabohnenproduktion auch bei verringertem Fungizid-Einsatz sicherzustellen.
Aktuelle Klimamodelle prognostizieren bis zum Jahr 2100 einen Anstieg der Lufttemperaturen im globalen Durchschnitt um 1-4°C. Ziel dieses Projektes ist es den Einfluss des Klimawandels auf Pflanze-Pathogen Interaktionen und im speziellen auf das pflanzliche Immunsystem zu studieren um die Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen gegen Krankheiten in einem sich verändernden Klima zu verbessern. Wir werden die Auswirkungen des Klimawandels auf die Immunität von Nutzpflanzen an isogenen Paprika-Genotpyen untersuchen, die funktionell unterschiedliche klonierte Resistenzgene (R/r) tragen. Wir werden drei verschiedene Arten von r/R-Genen untersuchen: 1) NLR-Typ R-Proteine, die am häufigsten vorkommende R-Protein-Klasse, welche mikrobielle Effektorproteine erkennen und Immunreaktionen auslösen, die typischerweise eine hypersensiblen Zelltodreaktion (HR) der Pflanze bedingen. 2) R-Gene vom Executor-Typ, die mikrobielle Effektorproteine über Bindelemente ihrer Promotoren erkennen, was Expression des Executor-R-Gens bedingt und eine HR auslöst. 3) Wirtssuszeptibilitätsgene (S-Gene), die der Erreger zur Vermehrung benötigt und die, wenn sie mutiert sind, eine rezessiv vererbte Resistenz gegen den Erreger verleihen. Wir werden zunächst über Experimente in Klimakammern klären, ob sich r/R Gene, die sich mechanistisch grundlegend unterscheiden, in Bezug auf die Thermotoleranz unterscheiden. Wir werden dann unlängst entwickelte Genome Editing-Ansätze verwenden, um thermotolerante Paprika R-Gene in das Tomatengenom zu integrieren. Um dein Einfluss des Klimawandels auf die pflanzliche Immunität und Xanthomonas unter Feldbedingungen zu untersuchen, werden wir ein Mehrgenerationen-Feldexperiment in OpenTop-Kammern durchführen, das die Klimaschwankungen zwischen den Jahreszeiten berücksichtigt. Insbesondere werden wir untersuchen, wie sich Temperaturschwankungen auf die Interaktion von Wirts-R-Genen mit Pathogen-Virulenzmechanismen auswirken, um die Infektionsdynamik von Pathogenen und Selektionsmuster auf Genebene zu hinterfragen. Das vorgeschlagene Projekt verfolgt einen synergetischen Ansatz, der Physiologie, Wirts-Pathogen-Dynamik und die Anwendung neuartiger Genome-Editing-Tools kombiniert, um klimaresistentere Nutzpflanzen zu entwickeln.
Keimlinge von Zuckerrueben werden teilweise von Collembolen angegriffen, wenn Unkraeuter als Alternativnahrung durch Herbizide vernichtet werden. Herbizide beeinflussen aber auch das Verhalten der Collembolen. Der Effekt verschiedener Herbizide auf den Collembolenfrass soll ermittelt werden.
Eine spätere Reife von Sonnenblumen nach Mitte September erhöht die Gefahr von Ernteverlusten durch Krankheitsbefall (vor allem Botrytis) und Vogelfraß. Da Sonnenblumen im Jugendstadium ausreichend frosthart sind, bietet eine frühere Aussaat die Möglichkeit, Sonnenblumen früher als bisher üblich zu ernten. Unter hiesigen Bedingungen ist allerdings die Jugendentwicklung von Sonnenblumen bei niedrigen Temperaturen nicht befriedigend. Ziel dieses Projektes ist deshalb, festzustellen, ob die genetische Basis vorhanden ist, um die Jugendentwicklung der Sonnenblume bei kühlen Temperaturen zu verbessern. Langfristig wird angestrebt, Sonnenblumen zu züchten, die zur selben Zeit wie Sommergetreide ausgesät werden können. Stand der Arbeiten: Erste Ergebnisse machen deutlich, dass ausreichend Variation in der Sonnenblume vorhanden ist, um eine Selektion auf eine schnellere Jugendentwicklung durchführen zu können. Die Selektion wird allerdings durch signifikante Genotyp-Umwelt-Interaktionen erschwert, die in derselben Größenordnung liegen wie die Varianz der Genotypen.
Einfluss von Pestiziden und Herbiziden auf die Mikroorganismenarten, die auf Lebensmitteln vorkommen; Einfluss auf phytopathogene Mikroorganismen und Lebensmittelverderber.
Um auch unter sich ändernden Klimabedingungen pathogenresistente Nutzpflanzen zu erzeugen, ist es wichtig, die Mechanismen zu verstehen, die die Pathogenresistenz in natürlichen Populationen von wilden Nutzpflanzenverwandten steuern. Die genetische Diversität und Evolution von Resistenz-assoziierten Genen in solchen Kulturpflanzenverwandten ist jedoch noch wenig verstanden. Hier möchte ich die Diversität, Evolution und Funktion der RLP (Receptor Like Protein) Genfamilie in Wildtomaten untersuchen. Die RLP-Genfamilie ist groß und komplex, und die Mitglieder erfüllen verschiedene Funktionen in der Entwicklung und vor allem in der Resistenz gegenüber Krankheitserregern. Am besten werden RLPs im Zusammenhang mit der Interaktion zwischen dem Pilz Cladosporium fulvum und der Tomate (Solanum lycopersicum) untersucht. Dies ist eines der am besten verstandenen molekularen Modellsysteme für Pflanzen-Pathogen-Interaktionen. Eine große Anzahl von RLPs, die als Cladosporium-Resistenzgene fungieren, sogenannte Cf-Gene, wurden in Wildtomatenverwandten beschrieben und mehrere Studien zeigen auch allelische Variation und rekombinante Varianten einzelner Cf-Gene in einer oder mehrerer Wildtomatenarten. Es fehlt jedoch ein systematisches Verständnis sowohl von RLP-Diversität, als auch deren Evolution und Funktionalität. In den letzten Jahren hat sich die Qualität bei der Long-Read-Sequenzierung enorm verbessert. Neue Ansätze wie das Targeted Resequencing machen es möglich, Genome umfassend zu minieren und auf große und komplexe Genfamilien anzureichern, wie etwa die Familie der RLPs. In diesem Projekt werde ich eine Kombination aus Long-Read- und Targeted-Resequencing von RLP-Genen verwenden. Ich werde diese Sequenzdaten nutzen, um 1) alle RLPs in verschiedenen Wildtomatenarten zu katalogisieren und zu untersuchen, ob verschiedene Arten unterschiedliche Resistenzgene enthalten und ob entsprechende Unterschiede z.B. klimabedingt zu erklären sind. 2) die zugrundeliegenden evolutionären Mechanismen bezüglich der verschiedenen vermuteten Rollen von RLPs in der pflanzlichen Abwehr und Entwicklung zu untersuchen und 3) funktionelle Studien an einer Auswahl von RLPs durchzuführen, um die Implikationen der beobachteten genetischen Diversität in der Genfamilie zu validieren und Einblicke in die Funktion von RLPs in der Resistenz im Allgemeinen zu erhalten. Am Ende des Projekts werden wir einen vollständigen Überblick über die RLP-Familie in Wildtomaten haben, die Evolutionsgeschichte der Gene kennen und in der Lage sein, diese in einen funktionalen Kontext bezüglich ihrer Fähigkeit zur Resistenzvermittlung gegen wichtige Pathogene wie C. fulvum zu stellen. Somit wird dieses Projekt wertvolles Grundlagenwissen über die Evolution der Genfamilien liefern. Es wird auch nützliche Informationen für Tomatenzüchter liefern, die nach neuen genetischen Ressourcen suchen, um bessere resistente Sorten zu erzeugen.
Neue Sorten werden in Feldversuchen in mehreren Umwelten (MET) extensiv getestet, um zuverlässige empirische Grundlage für Sortenempfehlungen für Landwirte zu erhalten. Falls die Zielpopulation von Umwelten groß genug und heterogen ist, ist eine Aufteilung in Subregionen oft vorteilhaft. Bei der Planung solcher Versuche erhebt sich die Frage der Zuordnung der Feldversuche den Subregionen. Zu Lösung dieses Problems werden meistens lineare gemischte Modelle angenommen. Optimale Versuchspläne (optimale Zuordnungen der Feldversuche) werden für beste lineare unverszerrte Vorhersagen (BLUPs) für Genotypeffekte und ihre paarweise lineare Kontraste bestimmt. In diesem Projekt werden lineare gemischte Modelle mit korrelierten Genotypeffekten untersucht, die zudem Jahres- und / oder Umweltfaktoren miteinbeziehen können. Außerdem ist geplant unvollständige Block-Designs (alpha-Designs, Zeilen-Spalten-Pläne) neben randomisierten vollständigen Block-Designs zu berücksichtigen. Für den Fall dass Markerdaten verfügbar sind, werden Versuchspläne für MET für Sparse Testing untersucht. Sparse Testing bedeutet die Prüfung jedes Genotyps ausschließlich in einem Teil der Feldversuche. Dadurch wird die Erfassung der Marker-Umwelt-Interaktion in einer erhöhten Zahl von Umwelten ermöglicht, wodurch eine höhere Präzision der Schätzung von Markereffekten erreicht wird. Die Aufgabe der Versuchsplanung ist nun die Zuordnung der Genotypen zu den Prüfumwelten. Die linearen gemischten Modelle sind hier so kompliziert, dass die Designfragestellungen nicht trivial sind. In den Fällen, wo die daraus resultierenden Designkriterien keine Spezialfälle von bekannten Kriterien sind, werden neue Berechnungsmethoden für optimale Versuchsplanung entwickelt. Eine zugehörige Fragestellung in dieser Forschung ist die Ermittlung von optimalen oder hocheffizienten Designs, die unabhängig von oder mindestens unsensitiv bzgl. der Kovarianzmatrix der zufälligen Effekte sind. Zu Lösung dieses Problems wird ein Bayesianischer Ansatz benutzt. Außerdem werden das Minimax-Kriterium und / oder das Maximin-Efficiency-Kriterium untersucht, die dem "worst case" bezüglich der zugrundeliegenden Kriterien entsprechen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 493 |
| Europa | 22 |
| Global | 1 |
| Land | 33 |
| Wissenschaft | 173 |
| Zivilgesellschaft | 5 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 493 |
| Text | 1 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 1 |
| Offen | 494 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 467 |
| Englisch | 140 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 1 |
| Dokument | 4 |
| Keine | 374 |
| Webseite | 122 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 347 |
| Lebewesen und Lebensräume | 495 |
| Luft | 309 |
| Mensch und Umwelt | 496 |
| Wasser | 288 |
| Weitere | 474 |