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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.

Eigenschaften herkoemmlicher und speziell fuer den Bio-Landbau gezuechteter Winterweizensorten unter den praktischen Bedingungen des biologischen Landbaus

Vergleich von Winterweizensorten aus konventioneller Landwirtschaft mit Sorten, die speziell fuer den biologischen Landbau gezuechtet wurden, in Feldversuchen unter den praktischen Bedingungen des biologischen Landbaus. Untersuchung von Ertragsentwicklung, Ertragsstruktur und anderen Parametern.

Sicherung der genetischen Vielfalt innerhalb traditioneller mitteleuropäischer Rebsorten

Im Gegensatz zu anderen landwirtschaftlichen Arten sind die im Weinbau verwendeten Sorten sehr alt, Riesling mindesten 500 Jahre, Spätburgunder mindestens 1000 Jahre. Reben werden vegetativ vermehrt und im Laufe der Zeit haben sich durch Mutationen bei traditionellen Sorten zahlreiche Spielarten entwickelt. Gelegentlich betreffen diese Veränderungen deutlich sichtbare Merkmale wie die Blattbehaarung oder die Beerenfarbe. So entstanden aus dem blauen Spätburgunder die Sorten Ruländer und Weißburgunder. Doch die meisten dieser genetischen Veränderungen bleiben unscheinbar, wie eine veränderte Beerengröße, Beerenstiellänge, Seitentriebbildung oder Säuregehalt der Früchte. Es sind jedoch gerade diese Veränderungen, die die Voraussetzungen für die Entwicklung neuer, den Belangen der Praxis besser angepasster Klone bildet. Diese erlauben des dem Winzer den für seine Produktionsziele besten Klon zu benutzen. So erfolgreich die deutsche Klonenselektion in den vergangenen 100 Jahren auch war, so gefährdet ist sie jedoch auch. Durch den Ersatz alter Weinberge, die noch nicht mit Klonen bepflanzt wurden, durch Klonen reine Bestände, verschwindet die genetische Vielfalt innerhalb alter traditioneller Sorten wie Riesling oder Burgunder. Damit reduziert sich gleichzeitig die Möglichkeit zur Entwicklung neuer Klone, die den Erfordernissen eines zunehmend kompetitiven globalen Marktes, gewachsen sind. Eine Erhaltung dieses Material ist daher dringend geboten. Zurzeit dürften weniger als 500ha der deutschen Rebfläche nicht mit Klonenmaterial bepflanzt sein. Viele dieser Weinberge stehen in sehr alten, schwer zugänglichen Steillagen an der Mosel und sind sowohl wegen ihres hohen Alters als auch ihrer geringen Wirtschaftlichkeit bedroht. Die Zahl nimmt durch Betriebsaufgaben und Flurbereinigungen ständig ab und damit auch die genetische Streubreite alter Sorten, wie Riesling. Zur Sicherung der genetischen Vielfalt innerhalb traditioneller deutscher Sorten sammelt das Fachgebiet in alten Rebanlagen phänotypisch interessant erscheinendes Material, testet es auf wirtschaftlich wichtige Viruserkrankungen und sichert gesundes Material in situ auf den Flächen des Fachgebiets bzw. denen von Partnerinstitutionen.

Staudenmischpflanzungen für die Lebensbereiche Gehölz und Gehölzrand

Hintergrund: In der Vergangenheit lag der Schwerpunkt dieser Arbeit eindeutig in der Erprobung und Erforschung von Staudenmischpflanzungen für die Lebensbereiche Freifläche und sonnigen Gehölzrand. In einer ersten Versuchsphase von 2009 bis 2015 wurden 12 Mischungen für den Lebensbereich Gehölz und absonnigen Gehölzrand getestet, die nun in der zweiten Versuchsphase optimiert aufgepflanzt wurden. Zielsetzung: Ziel des Versuchs ist, diese neu kombinierten Mischungen zu testen und als Komplettlösung für die Bepflanzung von schattigen / absonnigen Partien an Gebäuden bzw. als Unterpflanzung von Gehölzen anzubieten. Des weiteren soll in einer Langzeitbeobachtung die Entwicklung der eingebrachten Geophyten beobachtet werden.

Stauden- und Gräser-Mischpflanzungen für die Dachbegrünung, Lebensbereich Freifläche bis Felssteppe

Hintergrund: Staudenmischungen können auch eine gute Lösung für Dachbegrünungen sein. In diesem Fall soll getestet werden, ob die Zusammenstellung der trockenverträglichen Arten bei einer Vegetationstragschicht von 21 cm langfristig harmoniert bei minimaler künstlicher Bewässerung. Zudem sind in den aufgestellten Hochbeeten, die in Form von Schiffchen die Pflanzfläche rhythmisieren, Gräser-Geophyten-Mischungen aufgepflanzt. Zielsetzung: Ziel des Versuchs ist, die Zusammenstellung der Mischung zu testen und als Komplettlösung für die Dachbegrünung anzubieten. Des Weiteren soll in einer Langzeitbeobachtung die Entwicklung der eingebrachten Geophyten beobachtet werden.

Gräserhecken und Geophyten-Mischpflanzungen für den Lebensbereich trockene bis frische Freifläche

Hintergrund: Gräserhecken können eine interessante Alternative zu Gehölzhecken als temporäre sichtschützende Raumteiler oder als raumwirksame Elemente in Pflanzungen sein. In diesem Fall soll getestet werden, wie und in welchem Zeitraum des Jahres die ausgewählten Arten als Raumteiler bzw. Sichtschutz wirksam sind und wie sie ästhetischen Kriterien gerecht werden. Geophyten können als Mischpflanzung intensive Farbaspekte über einen längeren Zeitraum im Frühjahr hervorbringen und damit die wirkungsarme Zeit der Gräser überbrücken. Zielsetzung: Die attraktive Kombination von Gräsern mit Geophyten in dieser Form ist bislang nicht auf dem Markt zu finden und könnte zukünftig eine gute Alternative zu relativ eintönigen Gehölzhecken darstellen. Des Weiteren soll in einer Langzeitbeobachtung die Entwicklung der eingebrachten Geophyten-Einzelarten sowie die Mischung in ihrer Gesamtwirkung beobachtet werden.

Identification. cloning and functional characterization of genes related to fire blight resistance in Malus x robusta (D-A-CH/LAV)

The fire blight disease caused by the bacterium Erwinia amylovora, is currently the major constraint for apple production in several European countries including Germany and Switzerland. In recent years several infections occurred which have led to costs in the tens of millions Euros. The antibiotic Streptomycin (Plantomycin®), which is the only effective plant protective agent, can only be applied under particular restrictions. Planting of fire blight resistant cultivars seems to be the most promising solution, which is environmental and producer friendly. Unfortunately, the available fire blight resistant apple cultivars are non-competitive on the market, because of their inferior fruit quality. The improvement of established cultivars like 'Golden Delicious' or 'Gala' using classical breeding strategies is impossible because apple is self-incompatible and heterozygous. Each offspring of a sexual cross between such a cultivar and a resistant genotype will be genetically different to each of the parents. Linkage drag coming from the resistant led often to a decrease in fruit quality. Several crosses with cultivars of good quality are necessary to remove most of the unwanted traits and the result will be a completely new cultivar. Breeding of such a new apple cultivar is time consuming and in the end it is not clear, whether the new cultivar will be accepted by consumers and growers or not. Under these premises, the introduction of a specific gene into a particular cultivar which already has all qualities necessary, except the trait in question, is attractive. The recombinant DNA-technology offers the most promising strategy to solve the problem of fire blight by using Malus own genes without the need to change the popular cultivars. The development of cisgenic plants seems to be a realistic and successful strategy. Cisgenic plants contain only genes, which originates from crossable species and not from outside of the primary genepool. They are therefore comparable to classical bred plants and expected to be acceptable by consumers and growers. The methodology to produce such a durable resistant cisgenic apple cultivar has already been established, but an apple fire blight resistance gene (or linked gene set) is still needed. Recently a strong Fieblight resistance has been identified on chromosome 3 of the apple hybrid Malus x robusta 5. This project focuses on the isolation of the gene(s) inducing the resistance of M. x robusta 5 and its cloning into the susceptible cultivar Gala. Furthermore the interaction of this (or these) genes products with gene products of the pathogen will be studied so to understand the interaction mechanisms and therefore evaluate the durability of the resistance.

Überprüfung neuer, teilweise mehrfachresistenter Apfelsorten auf ihre Eignung für den Streuobstbau

Im extensiven Streuobstbau werden im Regelfall keine Pflanzenschutzmittel eingesetzt, sodass die Bäume mehr oder weniger häufig von Schorf, Mehltau o.a. befallen werden. Neue, resistente Züchtungen, z.B. aus Dresden-Pillnitz, sind aber hauptsächlich für den Intensivanbau auf Spindelbüschen oder Niederstämmen gedacht. An verschiedenen Standorten testet dieser Langzeitversuch die Eignung der wichtigsten neuen Sorten für den extensiven Streuobstanbau auf Hochstämmen - auch im Vergleich mit jeweils altbewährten Apfelsorten. Am Standort Reichenbach können auch Obstertrag und -qualität sowie die Vitalität von Spindelbüschen und Hochstämmen unter gleichen Voraussetzungen verglichen werden.

Improving the value of maize as livestock feed to enhance the livelihoods of maize-livestock farmers in East Africa

This ILRI and CIMMYT collaboration proposes a new multidimensional approach to maize improvement to provide maize cultivars that better match the needs of resource poor mixed crop livestock farmers for food and fodder. It aims at improving our understanding of where food-feed maize cultivars have potential from both a farmer and agro-ecological perspective, alongside research to develop dual purpose cultivars for diverse and often marginal environments in Ethiopia, Kenya and Tanzania that produce higher grain yield under conditions of biotic (gray leaf spot, stem borer) and abiotic (drought, low fertility) stress than currently used cultivars while providing good stover quantity and quality for livestock fodder. The goal of this project is to investigate the potential of dual-purpose maize to enhance the livelihoods of resource poor crop-livestock farmers of East Africa where the concentration of mixed smallholders is highest and agricultural systems are undergoing further intensification.

Gemuesearten und -sorten fuer den biologischen und integrierten Anbau

Auswahl einer geringen Anzahl von Gemuesearten und -sorten mit guter Feldtoleranz gegen Krankheiten und Schaedlinge. Einheimische robuste Sorten mit guter Widerstandskraft gegen Schadenerreger koennten dazu beitragen, hochwertige Qualitaet, verbunden mit guten Leistungsvermoegen, im biologischen Anbau besser abzusichern.

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