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Erfassung genetischer Unterschiede des Weizens bezüglich der Fähigkeit zur Symbiose mit wurzelendophytisch wachsenden Pilzen und deren Auswirkungen auf die Stresstolerenz

Projekt


Förderkennzeichen: 2810OE078
Laufzeit: 01.07.2011 - 30.06.2014
Fördersumme: 180.500 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung

Ziel des Projektes ist es, genetische Unterschiede bezüglich der Mykorrhizierung im Brotweizen (Triticum aestivum) durch eine Phänotypisierung von Weizensorten, die im ökologischen Anbau von Bedeutung sind, Weizensorten aus der beschreibenden Sortenliste und Akzessionen aus Genbanken, zu erfassen. Es sollen solche Akzessionen und Sorten identifiziert werden, die auf eine Mykorrhizierung mit verbesserter Biomasse- und Kornertragsbildung insbesondere unter Nährstoff- und Wassermangelbedingungen reagieren. Entsprechende Genotypen bilden die Grundlage, genetische Unterschiede in der Mykorrhizierung zukünftig im Rahmen der Verbesserung der Nährstoffeffizienz züchterisch zu nutzen. Das Projekt trägt dazu bei, das Sortenspektrum bei Weizen im Hinblick auf eine Verbesserung der Anpassung an ökologische Produktionsbedingungen zu erweitern. Die verbesserte Trockenstress- und Nährstoffmangeltoleranz nach Mykorrhizierung ist vielfach beschrieben und eine Inokulation mit entsprechenden Pilzen ist im Feldmaßstab möglich. Der Arbeitsplan umfasst 5 Pakete. In AP1 werden jährlich 100 Genotypen im Topfversuch unter Trockenstressbedingungen hinsichtlich ihrer Mykorrhizierbarkeit evaluiert. Die Mykorrhizierung wird nach Färbung der Wurzeln durch mikroskopische Auszählung der mit Arbuskeln und Vesikeln besiedelten Zellen ermittelt. Es kommen zwei handelsübliche Präparate zum Einsatz. In AP 2 werden die aus AP 1 ermittelten 50 besten Genotypen hinsichtlich des Einflusses der Mykorrhizierung auf die Phosphataufnahme geprüft. Außerdem werden Untersuchungen an den Genotypen zur Mykorrhizierungbarkeit durch weitere Pilze der Sebacinales spec. und Piriformospora indica durchgeführt. In AP 3 soll an 25 Genotypen, die in den vorangegangenen APs die besten Eigenschaften zeigten, geprüft werden, ob eine mikroskopisch nachgewiesene Mykorrhizierung der Genotypen zu einer Veränderung der Anfälligkeit gegenüber Puccinia triticana, Blumeria graminis, Pseudocercosporella herpotrichoides und Fusarium culmorum (Ährenbefall) geführt hat. Im 4. AP werden Feldversuche auf ökologischen Flächen in Groß-Lüsewitz (im 2. Versuchsjahr an 50 Genotypen und im 3. Versuchsjahr an 25 Genotypen) und in Darzau (3. Versuchsjahr) durchgeführt. Folgende Parameter werden ermittelt: Feldaufgang, Auswinterung, Halmlänge, ährentragende Halme/m2, Krankheitsanfälligkeit, Besiedlung der Wurzeln mit mykorrizierenden Pilzen, Kornertrag, Tausendkorngewicht, Körner/Ähre. Im 5. Arbeitspaket sind assoziationsgenetische Untersuchungen an 100 Genotypen unter Einsatz von DArT und SSR Markern geplant. Erste Kreuzungen von Genotypen, die eine gute Mykorrhizierung aufweisen, sind geplant. Aufgrund von veränderten Klimabedingungen und mit dem Ziel auf Grenzstandorten langfristig stabile Erträge zu erzielen, gibt es einen erhöhten Bedarf an Weizengenotypen mit verbesserter abiotischer und biotischer Stresstoleranz. Neben der Verbesserung der Stresstoleranz, stellt auch die Nutzung der Mykorrhiza eine Möglichkeit zur Verbesserung der Stresstoleranz dar. In dem vom Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz des Julius Kühn-Instituts (JKI) in Quedlinburg durchgeführten Forschungsvorhaben konnten alle untersuchten Genotypen erfolgreich durch Mykorrhizapilze besiedelt werden, wobei die Art Glomus intraradices der Hauptbesiedler war. Signifikante Marker-Merkmalsassoziationen für die Mykorrhizierung bzw. die Trockenstresstoleranz wurden ermittelt.

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