Detaillierte zeitliche und physiologische Analyse der Beschränkungen der Effizienz der Wasser- und Stickstoffaufnahme

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Stahl
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518913298

Die Erhaltung hoher Erträge bei Weizen ist Grundpfeiler der globalen Ernährungssicherheit. Es ist zu erwarten, dass umweltbedingte und regulatorische Beschränkungen im Pflanzenbau sowie zunehmende Schwankungen der Umweltbedingungen aufgrund des Klimawandels die Entwicklung zukünftiger Weizenerträge beeinträchtigen werden. Ein besseres Verständnis des Zusammenwirkens von Genetik und physiologischen Prozessen der Quelle-Senke-Beziehung ist essentiell, um ertragslimitierende Anpassungsprozesse unter Genotyp-Umwelt-Management-Interaktionen (G*U*M) zu optimieren.In einem vorangegangenen Projekt wurde eine große Population europäischer Elite-Weizensorten, die 50 Jahre Zuchtfortschritt umfasst, unter verschiedenen G*U*M-Szenarien untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die jahrzehntelange Selektion in einer Anreicherung von Chromosomensegmenten mit günstigen Effekten auf wichtige Quelle-Senke-Teilkomponenten des Ertrags, wie z. B. Wasser-, Nährstoff- und Photosyntheseeffizienz, resultierte. Nicht alle Sorten mit vorteilhaften Quelle-Senke-Eigenschaften wiesen jedoch auch einen erhöhten Ertrag auf. Effiziente Rekombination von Quelle-Senke-Merkmalen als Teilkomponenten des Ertrags birgt daher großes Potential für eine Steigerung des Selektionsgewinns in zahlreichen Umwelt- und Managementszenarien.Das Ziel des Teilprojektes 2 besteht darin, die Wechselwirkungen zwischen Wasser- und Stickstoffaufnahme einerseits und ihrer zeitlichen Verteilung entlang der Vegetationsperiode andererseits zu analysieren. Dazu wird durch den Einsatz von zwei komplementären Phänotypisierungsplattformen (DroughtSpotter XXL und Plantarray) die Wasseraufnahme in ultra-hoher Auflösung erfasst. Dies ermöglicht nicht nur über die gesamte Vegetationsperiode, sondern auch innerhalb jeden einzelnen Tages die Transpirationsmuster nachzuvollziehen und mit anderen phänoytypischen Eigenschaften in Verbindung zu setzen. Parallel werden mehrortige Feldversuche mit kontrastierender Wasser- und Stickstoffversorgung durchgeführt und anhand von multispektralen Reflexionsmessungen die Wachstumsdynamik erfasst. Die gemeinsame Datenanalyse soll dazu führen, Eigenschaftsprofile des Weizens zu bestimmen, die unter den jeweiligen Stressszenarien die kleinsten Zielkonflikte ermöglichen. In Zusammenarbeit mit den anderen Teilprojekten stellt die Bestimmung der genetischen Determinanten das finale Projektziel dar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen