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Züchtung von Apfelsorten mit Resistenz gegenüber Klima-bedingtem Stress, Teilprojekt C

Die deutsche Apfelproduktion steht vor einer Vielzahl an Herausforderungen. Nachhaltige Produktion oder auch Ökologisierung der Landwirtschaft und Resilienz gegenüber Auswirkungen des Klimawandels sind nur einige der Forderungen, denen sich die Produzenten neben der wachsenden internationalen Konkurrenz am Markt stellen müssen. Um diesen Forderungen gerecht zu werden und in Deutschland alle Kräfte zu fördern, die sich mit Apfelzüchtung befassen, wird ein Verbund aus institutionellen Züchtern und vielen der derzeit existierenden privaten Züchtungsinitiativen, der Fachgruppe Obstbau im Bundesausschuss Obst und Gemüse und der Fördergemeinschaft Ökologischer Obstbau e.V. (FOEKO) angestrebt, der sich den Herausforderungen gemeinsam stellen will. Dieser Verbund setzt sich als erstes Ziel die Realisierung des Projektes ApRésKlimaStress. In ApRésKlimaStress sollen durch phänotypische Evaluierungen und die Genotypisierung genetischer Ressourcen bei Apfel neue Quellen für Mehltau- und Schorfresistenz identifiziert werden, da nur wenig Resistenzen zur Verfügung stehen, die noch nicht gebrochen sind. Für die Bekämpfung dieser klimarelevanten Schaderreger sind im Erwerbsobstbau bis zu 20 Pflanzenschutzmittelbehandlungen pro Saison notwendig, was den ökologischen Fußabdruck der Produktion deutlich erhöht. Die Züchtung von Sorten mit pyramidisierten Resistenzen gegenüber beiden Schaderregern auch unter Nutzung kolumnarer Apfelsorten, die eine erhöhte Resilienz gegenüber Trockenstress ermöglichen, wird als Möglichkeit gesehen den oben genannten Herausforderungen zu begegnen. Als weitere Resistenzquelle wird auch die Nichtwirtsresistenz von Apfel/Birnenhybriden evaluiert. Ziel ist die Entwicklung von kostengünstigen und einfach umsetzbaren molekularen Markers: KASP-Assays, die von allen Partnern unabhängig, je nach der eigenen Züchtungsstrategie kombiniert und genutzt werden können. Die Umsetzung der Analysen kann dann bei unabhängigen Anbietern beauftragt werden.

Effizienzsteigerung des polyphagen Parasitoiden Aphelinus abdominalis durch Ausnutzung des Lernvermögens bei der Wirtssuche mit Hilfe von Infochemikalien des Pflanze-Wirt-Systems

Aphelinus abdominalis, ein Parasitoid der Familie Aphelinidae, wird seit mehreren Jahren als Nützling zur Blattlausbekämpfung in Unterglaskulturen angeboten. Das Potential seiner Effizienz wird aber im Vergleich zu den Blattlausparasitoiden der Aphidiinae häufig unterschätzt. Das Verhalten der Aphelinidae im Wirtshabitat ist in der Literatur gut dokumentiert, doch der Kenntnisstand über ihre Fernorientierung bei der Wirtssuche ist noch lückenhaft. In dem hier beantragten Forschungsvorhaben sollen in einer Verbindung von Laborexperimenten und anwendungsorientierten Gewächshausversuchen die Möglichkeiten für eine Effizienzsteigerung von A. abdominalis ausgelotet werden. Ein Schwerpunkt der geplanten Verhaltensstudien liegt dabei auf einer Aufklärung der Mechanismen des Lernvermögens. In zahlreichen Arbeiten wurde in den vergangenen Jahren gezeigt, daß sich die meisten Parasitoiden flexibel den wechselnden Umweltbedingungen anzupassen vermögen, indem sie bestimmte Duftstoffe ihrer Wirtspflanzen erlernen und für die Wirtssuche nutzen. Da Schlupfwespen mit einem breiten Wirtsspektrum auch im Gewächshaus mit einer Vielzahl unterschiedlicher Pflanze-Wirt-Systeme konfrontiert werden, ist es das Ziel dieses Projekts, anhand den Modellsystems A. abdominalis - Macrosiphum euphorbiae - Paprika/Aubergine sinnvolle Strategien für eine praktische Nutzbarmachung dieser Lernfähigkeit zu erarbeiten.

Regulation des Nahrungseintrags und Energiehaushalt bei Waldameisen (Hymenoptera, Formicidae, Formica polyctena Foerster)

Waldameisen haben eine Bedeutung als Raeuber von Schadinsekten. Deshalb werden die Qualitaet und Quantitaet der Nahrung, die Regulation des Nahrungseintrags und der Energiehaushalt der Art Formica polyctena Foerster in Eichenwaeldern untersucht. Waldameisen zeigen viele Verhaltensweisen (Arbeitsteilung, Ortstreue, Nahrungsalarm, Spurrekrutierung u.a.), die es ihnen ermoeglichen, Nahrung in der Qualitaet und Quantitaet einzutragen, wie sie zur Aufrechterhaltung des Staatenlebens benoetigt wird.

Integrierte Schädlingsbekämpfung in Lychee (Litchi chinensis) in Bergregionen Nordthailands

Die ökologische Nachhaltigkeit der Anbausysteme in Bergregionen Thailands wird durch Erosion, Abnahme der Bodenfruchtbarkeit, sowie hohen Druck durch Unkräuter und Schädlinge in Frage gestellt. Die Lychee-Produktion im Untersuchungsgebiet ist gekennzeichnet von suboptimaler Bestandesführung und starkem Befallsdruck durch die Schädlinge Aceria litchi, Conopomorpha sinensis, Indarbela dea und Tessaratoma papillosa, der zu schweren Ertragsverlusten führt. In dieser Untersuchung soll die Wirksamkeit von Azadirachtin, Bacillus thuringiensis, Beauveria bassiana, Steinernema carpocapsae und synthetischen Akariziden (u.a. Spiromesifen) auf die Schadorganismen in Laborversuchen ermittelt werden. Auf Grundlage dieser Ergebnisse sowie der Erfahrungen örtlicher Landwirte sollen dann verschiedene Kontrollmethoden integriert und unter Feldbedingungen erprobt werden.

Ermittlung der Belastungen ausgewählter Insektengruppen der Agrarlandschaft durch Pflanzenschutzmittel zur Untersuchung des Insektenrückgangs und der Implementierung des Aktionsprogramm Insektenschutz

Erweiterung des Wirtspflanzenspektrums bei einem bedeutenden Schädling an Kohl und der Einfluss auf assoziierte Parasitoide

Herbivore Insekten sind häufig mit einem artenreichen und spezialisierten Gegenspielerkomplex, vor allem Parasitoiden, assoziiert. Wechselbeziehungen zwischen herbivoren Insekten und den Parasitoiden sind gekennzeichnet durch hochspezialisierte Vermeidungsstrategien auf Seiten des Wirtes und entsprechende Verhaltensanpassung und optimierte Suchstrategien der Parasitoide zum Auffinden ihrer Wirte. Wirtspflanzenspezialisation bei herbivoren Insekten wird einerseits als Optimierung an die Nahrungsressource und andererseits als koevolutiver Wettlauf zwischen Wirt und Parasitoid verstanden. Am Beispiel eines weltweit verbreiteten und wichtigsten Kohlschädlings, der Kohlmotte Plutella xylostella L. (Diamondback Moth; DBM), bietet sich die seltene Möglichkeit, die oben genannten Hypothesen an einem konkretem Fall zu überprüfen. Die Kohlmotte hat, bisher noch lokal, eine Population aufgebaut, die von der bisherigen Wirtspflanzenspezialisierung (Arten der Familie Brassicaceae) abweicht und eine vollkommen neue Pflanzenfamilie (Erbsen) befällt. Anhand von Labor- und Freilandversuchen soll der Einfluss dieses Wirtspflanzenwechsels auf den Gegenspielerkomplex und die Effizienz der assoziierten Parasitoiden überprüft werden. Vergleichend sollen dazu Experimente zum Verhalten und der Fitness einer spezialisierten und einer weniger spezialisierten Parasitoidenart durchgeführt werden.

Systematik und Biochemie der Darmflora von Termiten und ihre Rolle beim Abbau von Lignocellulose

Holz, das hauptsaechlich aus Cellulose, Hemicellulose und Lignin besteht, ist eine Hauptquelle fuer erneuerbare Rohstoffe. Neben der industriellen Nutzung der Cellulose nimmt auch das Interesse an mikrobiellen hemicellulolytischen Enzymen zu, um oligomere Produkte aus komplexen Polysacchariden zu gewinnen. Im Hinterdarm von Termiten hat sich seit Jahrmillionen eine spezifische mikrobielle Flora etabliert, die am Lignocelluloseabbau beteiligt ist. Diese Flora besteht aus Bakterien, Archaebakterien, Hefen und Flagellaten. Wegen der symbiontischen Wechselwirkungen zwischen Insekten und Mikroorganismen wird Holz wesentlich effektiver abgebaut als durch Mikroorganismen allein. Ziel dieser Untersuchungen ist es, die mikrobielle Darmflora systematisch einzuordnen, biochemisch zu charakterisieren und ihre Rolle beim Lignocelluloseabbau aufzuklaeren. Die gewonnenen Erkenntnisse ueber den mikrobiellen Holzabbau lassen sich dann moeglicherweise bei der technischen Nutzung von Rohstoffen aus Holz einsetzen.

Molecular Weevil Identification (MWI)

Rüsselkäfer (Curculionoidea) sind eine der diversesten Käfer-Überfamilien, mit weltweit über 100.000 Arten und ca. 6.000 Arten in Europa. Viele Arten zeigen eine starke Wirtspflanzenbindung; adulte Tiere ernähren sich hauptsächlich von Blättern, Larven von Wurzeln. Einige spezialisieren sich auf Totholz. Aufgrund ihrer phytophagen Lebensweise sind etliche Arten wirtschaftlich relevante Boden-, Pflanzen- oder Nahrungsmittel-Schädlinge. Andere wiederum können als Bioindikatoren dienen, z.B. in Bezug auf Waldalter. Die taxonomische Stellung zahlreicher Rüsselkäfer ist immer noch ungeklärt und die Artidentifizierung etlicher Taxa kann nur durch Spezialisten durchgeführt werden. Das Molecular Weevil Identification (MWI) Projekt, in dem das Museum Koenig mit dem Curculio-Institut kooperiert, soll das Fundament legen für eine integrative, molekular-morphologische Rüsselkäfertaxonomie für Europa, und soll helfen Rüsselkäfer mittels DNA-Barcoding zu identifizieren. Für diesen Zweck werden sowohl morphologische (trocken präparierte) Rüsselkäfer- als auch DNA- und Gewebesammlungen am ZFMK aufgebaut, verknüpft mit einer DNA-Barcode-Referenzbibliothek. In Anbetracht der enormen Diversität von Rüsselkäfern in Europa bleibt diesbezüglich viel zu tun und weitere Partner, die etwas zum Projekt beisteuern möchten, sind sehr willkommen!

Entwicklung biologischer Methoden zur Bekaempfung der Ackerkratzdistel (Cirsium arvense) mit pathogenen Pilzen und herbivoren Insekten

Untersuchung zur chemischen Ökologie und Wirtspflanzenselektion des Rübenderbrüsslers Bothynoderes punctiventris (ÖKOBOTHY)

Zielsetzung: Zielstellung des geplanten Projektes ist es einerseits, die Rolle der Duftbouquets von Haupt- und Nebenwirtspflanzen im Wirtpflanzenselektionsprozess von B. punctiventris zu untersuchen und Duftkomponenten mit Lockwirkung zu identifizieren. Der Vergleich ihrer Nahrungseignung für Käfer und Larven zeigt, welche Pflanzen die Vermehrung des Schädlings fördern. Andererseits sollen deterrente, i.e. fraßabweisende Pflanzenextrakte und mineralische Substanzen darauf getestet werden, ob sie nach Applikation auf die Zuckerrübe den Wirtspflanzenselektionsprozeß des Käfers stören oder hemmen können. Arbeitsschwerpunkte: (i) Prüfung der Rolle von Pflanzendüften für die Wirtsfindung von B. punctiventris sowie die Eignung von Haupt- und Nebenwirtspflanzen als Nahrung für Käfer und Larven (ii) Analyse der Pflanzendüfte und Prüfung von Duftkomponenten einzeln und in Kombination mit Grandlure auf ihre Lockwirkung auf B. punctiventris (iii) Identifizierung von Pflanzenextrakten und mineralischen Substanzen mit fraßabweisender Wirkung auf B. punctiventris Bedeutung des Projekts für die Praxis: In den Jahren 2017 bis 2019 verursachte das Massenauftreten von Bothynoderes punctiventris, dem Rübenderbrüssler, enorme Schäden im Zuckerrübenanbau in Ostösterreich. Die Suche nach wirksamen Bekämpfungsmöglichkeiten warf eine Reihe von Forschungsfragen auf, die unter kontrollierten Bedingungen in Laborversuchen untersucht werden sollen. Besonders hilfreich für die Entwicklung erfolgversprechender Bekämpfungsstrategien kann die Klärung offener Fragen zur Wirtspflanzenselektion von B. punctiventris sein. Bis jetzt ist nicht ausreichend geklärt, wie der Käfer seine Wirtspflanzen lokalisiert, ob er junge Rübenpflanzen 'riecht' oder ob ihn andere Sinnesreize leiten. Es ist auch nicht bekannt, ob vielleicht der Duft anderer (Wirts- )Pflanzen die Zuckerrübe an Lockwirkung auf die Käfer übertrifft, ob einzelne Duftkomponenten, die in den Duftbouquets mehrerer Wirtspflanzen vorkommen, für diese Lockwirkung verantwortlich sind und ob diese Duftkomponenten die Wirkung des derzeit verwendeten Lockstoffes Grandlure III-IV verstärken könnten. Weiters gilt es zu untersuchen, ob andere Kultur- oder sonstige Pflanzen dem Rübenderbrüssler Nahrung bieten und die Population auch außerhalb der Rübenfelder erhalten. Um Zuckerrüben vor dem Fraß der Käfer im Frühjahr zu schützen, soll die Wirkung von deterrenten, i.e. fraßabschreckenden Pflanzenextrakte und mineralischen Substanzen geprüft werden, die nach Applikation auf die Jungpflanzen den Wirtspflanzenselektionsprozeß des Käfers stören oder hemmen können. Eine eingehende Untersuchung der Verhaltensweisen des Rübenderbrüsslers ist unabdingbare Voraussetzung für die Entwicklung künftiger umweltfreundlicher, nachhaltiger Bekämpfungsstrategien.

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