Hochdurchsatz-Phänotypisierung der Stickstoff- und Biomasseverteilung zentraleuropäischer Weizensorten und Zuchtlinien während der Kornfüllungsphase in verschiedenen Klimazonen

• Antragsteller: Professor Dr. Urs Schmidhalter
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244782295

Die Entwicklung von Hochdurchsatz-Phänotypisierungstechniken im Felde stellt eine zentrale Herausforderung zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Pflanzen dar und weitet einen Flaschenhals in der Züchtung auf. Um die Stabilität der Erträge und der Kornqualität zu gewährleisten, stellen hohe Proteingehalte im Korn ohne Reduktion des Ertrags Schlüsselfaktoren in der genetischen Verbesserung dar.Unsere Hypothese ist, dass durch Hochdurchsatz-Phänotypisierung von Pflanzeneigenschaften während der Kornfüllungsphase es ermöglicht wird, Beziehungen zwischen dem remobilisierbaren (Nrem) und dem aufgenommenen Stickstoff (Nup) und sink/source-Beziehungen zu erfassen und die Selektionsintensität in der Pflanzenzüchtung zu erhöhen. Dadurch kann eine hohe Effizienz in der Stickstoffausnutzung bei Aufrechterhaltung einer hohen Ertragsstabilität und Eiweißqualität auch unter ungünstigen klimatischen Bedingungen erreicht werden . Letztliches Ziel ist es, genügend Kenntnisse zu gewinnen, um die potentiellen Eigenschaften der Speicherung (Nsto), Remobilisierung und der zusätzlichen Aufnahme von Stickstoff sowie der sink-source-Beziehungen zu erkennen, welche die Prozesse der N-Deposition während der Kornfüllung kontrollieren, um dadurch physiologische Schlüsseleigenschaften zur genetischen Verbesserung des Proteingehalts der Körner ohne Reduktion des Kornertrags durch Nutzung kosteneffizienter Hochdurchsatz-Phänotypisierungsmethoden zu identifizieren. Spezifische Ziele sind: i) die Evaluierung spektraler Indizes und Bildinformationen während der Kornfüllung in verschiedenen klimatischen Zonen, ii) die Ermittlung der Sensitivität spektraler Indizes in der Erfassung genotypischer Einflüsse auf die gesamte N-Deposition in das Korn, sowie auf Nrem, Nup, Nsto und sink-source-Beziehungen, und iii) die Evaluierung der Güte von Spektralindizes sowie Bildverarbeitungsinformationen als potentielle Hochdurchsatz-Phänotypisierungsinformationen für diese Pflanzeneigenschaften. Bedeutung des Vorhabens: (i) Diese Kenntnisse werden letztlich zu einer rationaleren und effektiveren Vorgehensweise in der Hochdurchsatz-Phänotypisierung durch Nutzung spektraler bzw. bildgebender Sensoriken beitragen mit dem Ziel, ein besseres Verständnis der Mechanismen der Umlagerung und Deposition von Stickstoff ins Korn zu gewinnen, und es ermöglichen geeignete Methoden abzuleiten, die es ermöglichen um ein hohes Ertragspotenzial und hohe Eiweißgehalte auch im Kontext von Klimaänderungen zu erreichen. (ii) Die erfolgreiche Implementierung von Hochdurchsatz-Phänotypisierungstechniken in der feldorientierten Züchtung wird den Engpass im Leistungsvermögen der Genotypisierung und der Phänotypisierung aufweiten, und (iii) Pflanzeneigenschaften, die in verschiedenen Klimazonen für die Merkmale hoher Ertrag und hohe Proteinkonzentration identifiziert werden, werden Antworten auf künftige Herausforderungen veränderter Klimaszenarien liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen