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Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von P. H. Petersen Saatzucht Lungsgaard GmbH durchgeführt. Durch artenreiches Grasland werden vielfältige Ökosystemleistungen (ÖSL) simultan erbracht. Die Bandbreite der in der intensiven Graslandnutzung für Milchvieh eingesetzten Pflanzenarten beschränkt sich auf einige wenige Vertreter der Gräser und Leguminosen. Viele leguminose und nicht-leguminose dikotyle Pflanzenarten wurden bisher nicht züchterisch bearbeitet, sie werden bislang im Anbau kaum berücksichtigt und offiziell gar nicht empfohlen. Dikotyle Pflanzenarten weisen einen hohen Futterwert auf, sind durch tiefe Wurzeln häufig trockentoleranter als Gräser und enthalten sekundäre Inhaltsstoffe. Diese Eigenschaften sind bei zu erwartender zunehmender Trockenheit (tiefe Wurzel) und zur Reduktion der Methanemission von Wiederkäuern (sekundäre Inhaltsstoffe) entscheidend. Ein zentrales Problem dieser bisher wenig verbreiteten, minoren dikotylen Pflanzenarten ist die unzureichende Kenntnis der agronomischen und qualitativen Eigenschaften sowie die Aussichten für eine weitergehende züchterische Bearbeitung, weil zur intra-spezifischen Variation der ÖSL einzelner Pflanzenarten weitgehend Unklarheit herrscht. Das beantragte Verbundprojekt verfolgt deshalb das Ziel der Etablierung und Nutzung von artenreichem Grünland, um wichtige ÖSL durch verbesserte Zuchtsorten in angepassten neuartigen Mischungen oder durch Streifenanbau simultan zu erbringen. Es werden in einem systematischen Ansatz ausgewählte Arten mit wertvollen Eigenschaften identifiziert und die intra-spezifische Variabilität der Eigenschaften in einem 'pre-breeding' Ansatz ermittelt und beschrieben. Im Besonderen richten sich die ÖSL auf Biodiversität (Blütenangebot), Trockentoleranz (stomatäre Leitfähigkeit), pflanzliche Sekundärmetabolite (PSM wie Tannine), Ausdauer, Winterhärte, Konkurrenzkraft und Etablierungserfolg sowie auf Futterqualität, Ertrag und die biologische Stickstofffixierung. Ein Anbauprotokoll jeder Art wird eigens erstellt.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Saatveredelung AG durchgeführt. Durch artenreiches Grasland werden vielfältige Ökosystemleistungen (ÖSL) simultan erbracht. Die Bandbreite der in der intensiven Graslandnutzung für Milchvieh eingesetzten Pflanzenarten beschränkt sich auf einige wenige Vertreter der Gräser und Leguminosen. Viele leguminose und nicht-leguminose dikotyle Pflanzenarten wurden bisher nicht züchterisch bearbeitet, sie werden bislang im Anbau kaum berücksichtigt und offiziell gar nicht empfohlen. Dikotyle Pflanzenarten weisen einen hohen Futterwert auf, sind durch tiefe Wurzeln häufig trockentoleranter als Gräser und enthalten sekundäre Inhaltsstoffe. Diese Eigenschaften sind bei zu erwartender zunehmender Trockenheit (tiefe Wurzel) und zur Reduktion der Methanemission von Wiederkäuern (sekundäre Inhaltsstoffe) entscheidend. Ein zentrales Problem dieser bisher wenig verbreiteten, minoren dikotylen Pflanzenarten ist die unzureichende Kenntnis der agronomischen und qualitativen Eigenschaften sowie die Aussichten für eine weitergehende züchterische Bearbeitung, weil zur intra-spezifischen Variation der ÖSL einzelner Pflanzenarten weitgehend Unklarheit herrscht. Das beantragte Verbundprojekt verfolgt deshalb das Ziel der Etablierung und Nutzung von artenreichem Grünland, um wichtige ÖSL durch verbesserte Zuchtsorten in angepassten neuartigen Mischungen oder durch Streifenanbau simultan zu erbringen. Es werden in einem systematischen Ansatz ausgewählte Arten mit wertvollen Eigenschaften identifiziert und die intra-spezifische Variabilität der Eigenschaften in einem 'pre-breeding' Ansatz ermittelt und beschrieben. Im Besonderen richten sich die ÖSL auf Biodiversität (Blütenangebot), Trockentoleranz (stomatäre Leitfähigkeit), pflanzliche Sekundärmetabolite (PSM wie Tannine), Ausdauer, Winterhärte, Konkurrenzkraft und Etablierungserfolg sowie auf Futterqualität, Ertrag und die biologische Stickstofffixierung. Ein Anbauprotokoll jeder Art wird eigens erstellt.

Bedeutung des pH-Wertes im Apoplasten für das Blattwachstum von mono- und dikotylen Pflanzen unter Salzstress

Das Projekt "Bedeutung des pH-Wertes im Apoplasten für das Blattwachstum von mono- und dikotylen Pflanzen unter Salzstress" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Professur für Pflanzenernährung durchgeführt. Die physiologischen Mechanismen der Hemmung des Blattwachstums unter Salzstress sind noch nicht aufgeklärt. Bei wachsenden Blattzellen kommt es durch die Absenkung des pH-Wertes im Apoplasten zu einer Zellwandlockerung und somit zu einem stimulierten Wachstum. Es ist bekannt, dass die Absenkung des apoplastischen pH-Wertes durch die Plasmalemma-H+-ATPase erreicht wird. Somit korreliert das Wachstum mit der Aktivität der Plasmalemma-ATPase. Unter Salzstress beobachtet man ein gehemmtes Blattwachstum, und es stellt sich daher die Frage, inwieweit diese Hemmung mit einer Beeinträchtigung der Plasmalemma- ATPase-Aktivität einhergeht. Bisher konnte gezeigt werden, dass die hydrolytische Aktivität der ATPase unter Salzstress nicht gehemmt wurde, während die Pumpaktivität deutlich reduziert werden konnte. Aus diesem Grunde sollen in vivo- Messungen des apoplastischen pH-Wertes von wachsenden und nicht-wachsenden Regionen in Blättern durchgeführt werden. Hierzu sollen mono- und dikotyle Pflanzen in die Untersuchungen mit einbezogen werden.

Teilprojekt: Effekte der Landnutzung auf die Lebensdauer und anatomische Merkmale des Stängels von ausdauernden zweikeimblättrigen Arten im Grasland

Das Projekt "Teilprojekt: Effekte der Landnutzung auf die Lebensdauer und anatomische Merkmale des Stängels von ausdauernden zweikeimblättrigen Arten im Grasland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ, Themenbereich Ökosysteme der Zukunft, Department Physiologische Diversität durchgeführt. Die Lebensdauer ist ein wichtiges demographisches Merkmal für die Lebensgeschichte von Pflanzenarten und ihre Reaktion auf Veränderungen in der Umwelt. Daten zur Lebensdauer der Individuen (oder Rameten) von Pflanzenarten und insbesondere ihrer Variation in Abhängigkeit von der Landnutzung oder zwischen geographischen Regionen sind für die meisten verbreiteten Graslandarten nicht verfügbar. Auch anatomische Eigenschaften des Stängels, die Funktionen bei Transport, Speicherung und für die mechanische Stabilität erfüllen, wurden bisher in ökologischen Untersuchungen von krautigen Arten kaum betrachtet. Daher ist nicht bekannt wie variabel diese Merkmale in Abhängigkeit von Umweltbedingungen sind. Das Projekt hat zum Ziel diese offenen Fragen anzugehen, indem für ausdauernde zweikeimblättrige Arten in den Grasländern der Biodiversitätsexploratorien Jahrringanalysen zur Altersbestimmung durchgeführt und anatomische Merkmale des Stängels gemessen werden. Die folgenden Ziele werden verfolgt: (1) Es wird das durchschnittliche Alter der häufigen ausdauernden zweikeimblättrigen krautigen Arten in den 150 experimentellen Plots der Exploratorien bestimmt und geprüft, welche Zusammenhänge zur Landnutzung und Diversität der Grasländer bestehen oder es Unterschiede zwischen Regionen mit unterschiedlichen Umweltbedingungen gibt. (2) Das Alterspektrum und die Verteilung von Altersklassen wird in den Populationen von vier häufigen krautigen Arten untersucht um zu testen, ob die Zusammenhänge zwischen Altersstruktur und der Größe und zeitlichen Stabilität von Populationen in Abhängigkeit von Landnutzung, Diversität und zwischen Regionen variieren. (3) Jahrringbreiten und anatomische Merkmale des Stängels werden in allen Proben vermessen und untersucht, welche Zusammenhänge zum Alter der Individuen (Rameten), zur Landnutzung und Diversität der Grasländer bestehen oder wie sie sich zwischen den Regionen unterscheiden. (4) Basierend auf den Daten aller untersuchter Pflanzenarten wird getestet, ob Lebensdauer und anatomische Merkmale des Stängels von der Phylogenie der Arten abhängen und welche Beziehungen zu anderen funktionellen Merkmalen bestehen. Dieses Projekt wird zum ersten Mal für eine große Zahl von ausdauernden zweikeimblättrigen krautigen Pflanzenarten die Lebensdauer und anatomische Merkmale des Stängels untersuchen und prüfen wie variabel diese Merkmale in Grasländern unterschiedlicher Landnutzung, Diversität und in verschiedenen geographischen Regionen sind. Damit werden merkmalsbasierte ökologische Untersuchungen um eine demographische Perspektive erweitert und eine wichtige Grundlage zum besseren Verständnis der Langlebigkeit von Pflanzenpopulationen und der zeitlichen Stabilität von Pflanzengemeinschaften geschaffen.

Comparative analysis of miRNA networks regulating flowering

Das Projekt "Comparative analysis of miRNA networks regulating flowering" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Abteilung Molekulare Biologie - Anpassung an Veränderungen durchgeführt. In the past 15 years we have learned a great deal about the genetic and molecular basis of flowering time control, particularly in two species, the dicot Arabidopsis thaliana and the monocot rice. Transferring this knowledge to other crops and trees has, however, not always been straight-forward, because of two main reasons: First, we have an insufficient understanding of conservation and divergence of flowering time networks within and between species. Second, the pleiotropic effects of flowering time regulators are only poorly understood. Here, we propose a comparative analysis in the Brassicaceae, which include both the model plant A. thaliana and Brassica crops, to investigate two microRNA (miRNA) modules controlling flowering as well as other aspects of plant development and physiology: miR156 and its SPL transcription factor targets, and miR172 and its AP2-related targets. Our integrated program incorporates (i) sequence-driven approaches that exploit the availability of a rapidly increasing number of genome sequences in the Brassicaceae, coupled with ultra-high throughput sequencing of small RNA populations; (ii) comparative phenotypic analyses in several species; and (iii) genetic screens that make use of the incredible ease with which novel mutations can be mapped and molecularly identified due to recent advances in next-generation sequencing technologies.

Funktionelle Genomforschung an Blühgenen zur gezielten genetischen Modifikation des Blühzeitpunkts in Zuckerrübe - GABI - GENOFLOR -Teilprojekt A

Das Projekt "Funktionelle Genomforschung an Blühgenen zur gezielten genetischen Modifikation des Blühzeitpunkts in Zuckerrübe - GABI - GENOFLOR -Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität Kiel, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Background: The transition from vegetative to generative growth in the lifetime of a flowering plant is triggered by a number of genes together with endogenous stimuli as well as environmental cues, such as temperature or day length changes. To ensure optimal reproductive success, flowering plants have developed different life cycles. While annual species complete their life cycle in one year, biennial species need to overwinter and thus finish their life cycle in the second year. The genetic control of photoperiodic flowering has been elucidated in the model plant Arabidopsis thaliana, while many of the identified genes are structurally conserved in all known plants. Recently, the bolting locus BOLTING TIME CONTROL 1 (BTC1) was discovered to control annuality through regulation of the two beet FT homologs BvFT1 and BvFT2. BTC1 shares sequence homology with the PSEUDO RESPONSE REGULATOR 7 (PRR7) gene from A. thaliana which is part of the circadian clock system. A homolog of Arabidopsis PRR7 in beet, BvPRR7, was also identified, and work is in progress to determine the function of this gene which belongs to the same gene family like BTC1. Besides BTC1, several promising bolting time loci (B2, B3, B4) have been identified after an EMS mutagenesis of an annual beet accession. Dominant alleles at these loci promote annual bolting. Objectives: We aim to understand the genetic network that regulates floral transition in sugar beet, with the long-term objective of providing a tool kit for targeted modification of bolting and flowering time. Applications in plant breeding include suppression of vernalization-responsiveness to enable winter cultivation and marker-assisted selection for synchronization of flowering time for hybrid seed production, as well as understanding and expanding the evolutionary relationship of flowering time pathways between Beta and other species. Results: Putative orthologs of flowering time genes in model species were identified by homology-based methods, and 20 genes were mapped on a genetic map of sugar beet. Genome-wide transcript analyses have revealed new insights into the genetic and environmental regulation of floral transition in sugar beet. Recently, results from a functional characterization revealed that the FLC-like gene BvFL1 does not function as a major regulator of vernalization response in biennial beet, but overexpression results in a moderate late-bolting phenotype. By contrast, RNAi-induced down-regulation of the BvFT1-BvFT2 module led to a strong delay in bolting after vernalization by several weeks. The data demonstrate for the first time that an FLC homolog does not play a major role in the control of vernalization response in a dicot species outside the Brassicaceae.

Gruenlandextensivierung und landwirtschaftliche Nutzung

Das Projekt "Gruenlandextensivierung und landwirtschaftliche Nutzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung II, Professur für Grünlandwirtschaft und Futterbau durchgeführt. Extensivere Bewirtschaftung des Dauergruenlands fuehrt in der Regel zur Erhoehung des Anteils 'wilder', d. h. nicht angesaeter Pflanzenarten an der Grasnarbe. Zu diesen Arten zaehlen saemtliche Kraeuter; damit sind die dikotylen Arten gemeint, die nicht zur Familie der Leguminosen gehoeren. Ausbreitungsstrategien und futterbaulicher Wert dieser Arten sind bisher wenig bekannt und werden in dem vorliegenden Forschungsschwerpunkt eingehender untersucht. Die Konkurrenzkraft bereits etablierter Kraeutersaemlinge in einer Grasnarbe haengt in hohem Masse von der Kampfkraft der Altnarbe sowie der Bewirtschaftungsintensitaet (N-Duengung, Nutzungshaeufigkeit) ab. Die langfristigen Erfolgschancen eindringender Kraeuter werden aber auch massgeblich durch die arteigene Konkurrenzkraft bestimmt. Futterqualitaet sowie die Konservierungseigenschaften der Kraeuter beeinflussen nachhaltig die landwirtschaftlichen Nutzungsmoeglichkeiten extensiven Gruenlands. Vorliegende noch vorlaeufige Ergebnisse weisen aus, dass die im Labor mit der chemischen Analyse und in vitro Verdaulichkeitsverfahren ermittelte Futterqualitaet der untersuchten Kraeuter etwas schlechter ist, als die hochwertiger Futtergraeser und des Weissklees. Die Konservierung als Silage ist im Gegensatz zur Trocknung anscheinend wenig problematisch.

Die Beziehung zwischen Temperatur und Wasserstress und den unterschiedlichen Phloembeladungstypen

Das Projekt "Die Beziehung zwischen Temperatur und Wasserstress und den unterschiedlichen Phloembeladungstypen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Allgemeine Botanik und Pflanzenphysiologie, Bereich Allgemeine Botanik (Botanik I) durchgeführt. Untersucht wird in diesem Projekt, der Zusammenhang zwischen Phloembeladungstyp und klimatischen Bedingungen wie Temperatur und der Phloembeladung in immergruenen Dikotyledonen aus der temperierten Zone. Techniken: Transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, HPLC, Spektrophotometrie, 14C-Scintillations Photometrie, Densitometrie, Phophoimaging, Picolitre Cell content analysis, infrared spectrophotometry.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Durch artenreiches Grasland werden vielfältige Ökosystemleistungen (ÖSL) simultan erbracht. Die Bandbreite der in der intensiven Graslandnutzung für Milchvieh eingesetzten Pflanzenarten beschränkt sich auf einige wenige Vertreter der Gräser und Leguminosen. Viele leguminose und nicht-leguminose dikotyle Pflanzenarten wurden bisher nicht züchterisch bearbeitet, sie werden bislang im Anbau kaum berücksichtigt und offiziell gar nicht empfohlen. Dikotyle Pflanzenarten weisen einen hohen Futterwert auf, sind durch tiefe Wurzeln häufig trockentoleranter als Gräser und enthalten sekundäre Inhaltsstoffe. Diese Eigenschaften sind bei zu erwartender zunehmender Trockenheit (tiefe Wurzel) und zur Reduktion der Methanemission von Wiederkäuern (sekundäre Inhaltsstoffe) entscheidend. Ein zentrales Problem dieser bisher wenig verbreiteten, minoren dikotylen Pflanzenarten ist die unzureichende Kenntnis der agronomischen und qualitativen Eigenschaften sowie die Aussichten für eine weitergehende züchterische Bearbeitung, weil zur intra-spezifischen Variation der ÖSL einzelner Pflanzenarten weitgehend Unklarheit herrscht. Das beantragte Verbundprojekt verfolgt deshalb das Ziel der Etablierung und Nutzung von artenreichem Grünland, um wichtige ÖSL durch verbesserte Zuchtsorten in angepassten neuartigen Mischungen oder durch Streifenanbau simultan zu erbringen. Es werden in einem systematischen Ansatz ausgewählte Arten mit wertvollen Eigenschaften identifiziert und die intra-spezifische Variabilität der Eigenschaften in einem 'pre-breeding' Ansatz ermittelt und beschrieben. Im Besonderen richten sich die ÖSL auf Biodiversität (Blütenangebot), Trockentoleranz (stomatäre Leitfähigkeit), pflanzliche Sekundärmetabolite (PSM wie Tannine), Ausdauer, Winterhärte, Konkurrenzkraft und Etablierungserfolg sowie auf Futterqualität, Ertrag und die biologische Stickstofffixierung. Ein Anbauprotokoll jeder Art wird eigens erstellt.

Freiland- und Laboruntersuchungen zum Verhalten ausgewählter Sulfonylharnstoffherbizide im Boden

Das Projekt "Freiland- und Laboruntersuchungen zum Verhalten ausgewählter Sulfonylharnstoffherbizide im Boden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW), Technologiezentrum Wasser (TZW), Abteilung Grundwasser und Boden durchgeführt. Sulfonylharnstoffe werden als Herbizide gegen zweikeimblättrige Unkräuter in der Landwirtschaft eingesetzt und besitzen vor allem in Getreide- und Maiskulturen eine bedeutende Rolle im Pflanzenschutz. Die Auswerfung der Fachliteratur der letzten Jahre ergab vermehrt Hinweise darauf, dass einige Wirkstoffe aus der Gruppe der Sulfonylharnstoffherbizide ein Potential zur Auswaschung in das Grundwasser besitzen und im Grundwasser hohe Persistenz aufweisen. Der Wissensstand über das Vertrauen dieser Herbizidwirkstoffe im Boden und der ungesättigten Zone reicht jedoch derzeit nicht aus, um das Gefährdungspotential für das Grundwasser abschließend bewerten zu können. Das Forschungsvorhaben verfolgte daher das Ziel, für sechs ausgewählte Sulfonylharnstoffherbizide, das Verlagerungs-, Abbau- und Auswaschungsverhalten mittels Freiland- und Labormethoden zu untersuchen und das Gefahrdungspotential dieser teils neu zugelassenen Herbizide für das Grundwasser beispielhaft zu bewerten. Hierzu wurden über drei Grundwasserneubildungsperioden Freilanduntersuchungen an drei Versuchsstandorten in Baden-Württemberg mit unterschiedlichen Bodeneigenschaften durchgeführt. In den Grundwasserneubildungsperioden 2005/2006 sowie 2006/2007 wurden jeweils zwei Wirkstoffe in praxisüblichen Mengen auf den Versuchsstandorten ausgebracht, in Freilandlysimetern wurde das Sickerwasser aufgefangen und durch die auf den Versuchsparzellen installierten Saugkerzen das Bodenwasser gewonnen Diese Proben wurden anschließend auf die Herbizidwirkstoffe und den simultan ausgebrachten Tracer analysiert. Zusätzlich wurden die Einflüsse der dominierenden Randbedingungen auf das Auswaschungsverhalten der Sulfonylharnstoffe seit September 2006 in einer speziellen Labor-Säulenanlage mit Beregnungsköpfen zur Simulation der ungesättigten Verhältnisse im Boden bewertet.

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