Forschungsprojekte

gefördert durch: DFG

bearbeitet seit: 2022

Beteiligte Personen:
Dr. Xudong Zhang
Prof. Dr. Christian Zörb

Kurzbeschreibung:

Die Ackerbohne (Vicia faba) ist empfindlich gegenüber Salz, insbesondere gegenüber erhöhtem Chlorid. Im Vergleich dazu ist Mais mäßig empfindlich gegenüber NaCl. Wir möchten das Zusammenspiel zwischen Gewebetoleranz und stomatären Prozessen bei erhöhten Ionenkonzentrationen analysieren, welche für die Salzresistenz in Blättern relevant ist. Da die stomatäre Funktion ein Top-Down-Regulator für viele physiologische Prozesse ist, wirken sich Funktionsstörungen der Stomata zwangsläufig stark nachteilig auf Wachstum und Entwicklung aus. Die Funktionalität der Stomata und damit die Kontrolle des Wasserzustands von Pflanzen trägt zu einer verbesserten Leistung unter Salzstress bei. Die Stomata von Mais unterscheiden sich von denen von Ackerbohnen, da monocotyle Schließzellen von Nebenzellen umgeben sind, die als Reservoir für anorganische Ionen dienen. In Ackerbohnen erfüllt die Zellwand, mithin der Apoplast, die entsprechende Funktion. Die Auswirkungen von ionischem Stress auf Schließzellen sind bisher wenig untersucht, die meisten Studien basieren auf Ganzblattproben und bieten daher keine gute Grundlage für neue Erkenntnisse über Stressreaktionen in den Schließzellen und dies insbesondere im Hinblick auf die Anreicherung von Salzionen in Zellwänden. Unsere jüngsten Pilotversuche mit epidermalen Peels haben gezeigt, dass ein Teil des Na+ und des Cl- unter Langzeit-NaCl-Stress in Schließzellen aufgenommen wird. Bei Aufnahme von Na+ und Cl- reagieren Schließzellen sensitiv und können daher Folgewirkungen für den gesamten Stoffwechsel bedingen. Sowohl der Burst reaktiver Sauerstoffspezies, die Anreicherung von Salzionen, als auch die Abnahme von Kalium (eine „Nebenwirkung“ der Na+-Akkumulation) werden sicherlich die Physiologie der Schließzellen beeinträchtigen, da Kalium ein entscheidender Regulator der Stomatabewegung ist. Auf der Basis einzelner Schließzellen erfolgt nun unsere Analyse der räumlichen Auflösung zelltyp-spezifischer physiologischer Reaktionen. Die Anwendung der neuesten hochauflösenden Methoden (EDX, SIMS) ermöglicht eine Analyse der ionischen Zusammensetzung der Einzelschließzellen und deren Zusammenhang mit der Morphologie, sowie eine Analyse des Primärstoffwechsels (GC/ LC-MS).

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gefördert durch: DFG

bearbeitet seit: 2022

Beteiligte Personen:
M.Sc. Roman Hartwig
Dr. Monika Wimmer
Prof. Dr. Christian Zörb

Kurzbeschreibung:

Trockenstress-Abdrücke in der Rhizosphäre durch veränderte Wurzelexsudate
Wiederholte Trockenstressereignisse nehmen aufgrund des Klimawandels zu. Pflanzen reagieren hierauf durch die Ausbildung sogenannter „Stress-Abdrücke“ (engl. „stress imprints“), welche eine meist verbesserte Reaktion auf folgende Stressereignisse mit sich bringen.
Im bewilligten Projekt werden Maispflanzen Trockenstressereignissen unterschiedlicher Dauer und Intensität ausgesetzt. Wurzelexsudate werden gesammelt und ihre Metabolit-Zusammensetzung bestimmt. Schädigungen des Photosyntheseapparates sowie das Proteom von Wurzel und Sproß werden parallel dazu gemessen. Nach Beendigung des Stresses wird der Einfluss der „Stress-Abdrücke“ auf die Erholung des Wasserhaushalts sowie die Aufnahme von Nährstoffen untersucht. Ergänzend werden entsprechende Untersuchungen auch im Feld durchgeführt.
Die Ergebnisse liefern Informationen über das raum-zeitliche Zusammenspiel zwischen Prozessen der Photosynthese im Sproß und der Wurzelexsudation in der Rhizosphäre, und verbessern das Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen, welche zu systemischen Antworten der Gesamtpflanze und einer verbesserten Versorgung der Pflanze nach Beendigung des Stresses führen.

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gefördert durch: DFG

bearbeitet seit: 2022

Beteiligte Personen:
Dr. Markus Dier
Prof. Dr. Christian Zörb

Kurzbeschreibung:

Die Kornprotein-Konzentration ist das wichtigste Qualitätsmerkmal für die Beurteilung der Backqualität bei Weizen in der Anbaupraxis. Um möglichst hohe Kornprotein-Konzentrationen zu erreichen, werden hohe Stickstoff (N)-Gaben aufgewendet. Jedoch ist dies oft mit hohen N-Verlusten in die Umwelt mit negativen Umweltbelastungen verbunden. Bei modernen Weizensorten könnte aber das Backvolumen stärker durch die Kornprotein-Zusammensetzung als durch die Kornprotein-Konzentration beeinflusst sein. Z.B. gibt es deutliche Unterschiede der Backvolumen zwischen Genotypen bei derselben Kornprotein-Konzentration. Weiterhin zeigen manche Genotypen eine nicht-lineare Beziehung zwischen Kornprotein-Konzentration und Backvolumen mit einer Nicht-Zunahme des Backvolumens ab einer Konzentration von etwa 12 %, wohingegen andere eine lineare Beziehung aufweisen.

In diesem Projekt werden untersucht welche Veränderungen der Kornprotein-Zusammensetzung durch N-Düngung zu einer Erhöhung oder Verminderung des Backvolumens führen. Weiterhin wird erforscht wie stark bei Genotypen mit nicht-linearer Kornprotein-Backvolumen-Beziehung ohne Verlust an Ertrag und Backvolumen die N-Spätdüngung vermindert und dadurch die N-Nutzungseffizienz gesteigert werden kann. Diese Fragestellungen werden in einem N-Steigerungsversuch mit neun Genotypen, die in vorherigen Studien eine lineare oder nicht-lineare Beziehung zwischen Kornprotein-Konzentration und Backvolumen zeigten, untersucht.

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gefördert durch: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)

bearbeitet seit: 2020

Beteiligte Personen:
Dr. Maria Luisa Romo Pérez
Prof. Dr. Christian Zörb

In Kooperation mit:
Dr. Christoph Weinert (MRI Karlsruhe)
Prof. Dr. Sabine Kulling (MRI Karlsruhe)

Partner:
Kleinhohenheim

Kurzbeschreibung:

Exploration des Potentials alter Zwiebel-Landsorten für den Ökolandbau (ZwiebÖL)
Ziel dieses Projektes ist es, das Potential alter Zwiebel-Landsorten im Vergleich zu Hybridsorten für die Verwendung im Ökolandbau zu evaluieren. Auf der Grundlage von agronomischen Parametern und umfangreichen Daten zum Inhaltsstoffprofil sollen Sorten mit unterschiedlicher Standortanpassung selektiert werden, die sich besonders für den ökologischen Landbau in verschiedenen Anbauorten Deutschlands eignen. Zugleich sollen mögliche Optionen für eine bioökonomische Nutzung dieser Sorten aufgezeigt werden. Durch einen bereits während der Projektlaufzeit beginnenden Wissenstransfer werden die erzielten Ergebnisse zeitnah den Akteuren im Ökolandbau zur Verfügung gestellt.

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gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung; Forschungszentrum Jülich GmbH (FZJ), Projektträger Jülich (PTJ)

bearbeitet seit: 2021

Beteiligte Personen:
M.Sc. Azin Rekowski
Prof. Dr. Christian Zörb

In Kooperation mit:
Prof. Dr. Sylvia Schnell, Justus-Liebig-Universität Gießen
Dr. Stefan Rutering, Justus-Liebig-Universität Gießen
Santiago Andrés Quiroga Quisaguano, Justus-Liebig-Universität Gießen

Partner:
Kleinhohenheim, Heidfeldhof

Kurzbeschreibung:

Die Produktion von Winterweizen und Sommergerste soll mit niedrigem Energieeinsatz im organischen Landbau der Versuchsstationen der Uni Gießen und Uni Hohenheim optimiert werden. Die beiden Getreide wurden gewählt, da die Qualitätsmerkmale verschieden sind. Für Backweizen ist die Proteinqualität und –quantität entscheidend während für die Malzgerste ein hoher Stärkegehalt bevorzugt wird. Die Änderungen in den Qualitäts- und Quantitätsmerkmale der Getreide werden bei unterschiedlichen Behandlungen insbesondere in Bezug zu deren Wurzelsystem und des Rhizosphärenmikrobiom untersucht, da bekannt ist, dass diese wichtige Einflussgrößen sind. Die unterschiedlichen Behandlungen sind verschiedene Wurzeldichten (Wurzelkonkurrenz), Düngeregime und eine Samenbeimpfung mit dem pflanzenwachstumfördernden Bakterium Hartmannibacter diazotrophicus. Die Auswirkungen der Wurzelkonkurrenz, Nährstofflimitierung und Samenbeimpfung unter Feldbedingungen werden untersucht indem die Ertrags- und Qualitätsparameter von Weizen und Gerste (AG Zörb) erfasst werden und indem die Zusammensetzung des Mikrobioms der Wurzel und des Rhizosphärenbodens mittels Metabarcoding (Hochdurchsatz-Sequenzierung) untersuchen wird (AG Schnell). Die bakteriellen und pilzlichen Gemeinschaften der Wurzel und des Rhizosphärenbodens werden sich vermutlich zwischen den beiden Getreiden gravierender unterscheiden als zwischen den beiden Bodenarten und den beiden Standorten. Es wird erwartet, dass die Auswirkungen der Wurzelkonkurrenz und der Nährstofflimitierung durch das Bakterium Hartmannibacter diazotrophicus kompensiert werden, da das Wurzelsystem vergrößert wird und dadurch eine effizientere Aufnahme von Stickstoff aus dem Boden und auch ein effizienter Stickstoffkreislauf erfolgt. Deshalb wird auch die Wurzelarchitektur und Biomasse vergleichend analysiert mit den Ergebnissen des Mikrobioms, des Kornertrags und der Kornqualität. Begleitend werden vor der Aussaat und nach der Ernte Bodenproben auf solche Parameter analysiert, die eine nachhaltige Getreideproduktion abschätzen lassen. Solche Parameter umfassen neben der bakterielle und pilzliche Diversität, mikrobielle Respirationsrate, N-Konzentrationen im Boden, Protease- und Nitrifikationsasktivität, Phosphatkonzentration und Phosphataseaktivität. Mit unseren Ergebnissen sollen optimale Parameter zur nachhaltigen Produktion von Weizen und Gerste erarbeitet werden und ermöglichen eine bioökonomische Bewertung und einen Wissenstransfer in die Praxis.

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VP14: Qualität der Ernteprodukte in NOcsPS-Anbausystemen

gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung

bearbeitet seit: 2020

Beteiligte Personen:
Dr. Markus Dier
Prof. Dr. Christian Zörb

Projektkoordination:
Dr. Ingrid Claß-Mahler
Dr. Nicole Schönleber

Kurzbeschreibung:

Ein ausreichendes und qualitativ hochwertiges Lebensmittel- und Biomasseangebot, das noch stärker umwelt- und naturschonend produziert wird, ist ein starkes gesellschaftspolitisches Anliegen. Der Einsatz chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel (csPSM) steht durch Rückstände in Nahrungsmitteln und Natur sowie durch Gefährdung der Biodiversität zunehmend in der Kritik.

Damit kann sich eine Landwirtschaft 4.0 etablieren, die unter Einsatz modernster vernetzter Technologien biologischen Prinzipien folgt, bei einem Verzicht auf csPSM. Gleichzeitig wird der Einsatz mineralischer Dünger ermöglicht, um die Bodenfruchtbarkeit zur Erzeugung der erforderlichen Menge an Biomasseerträgen zu gewährleisten.

Dieser Ansatz stellt eine komplette Neuorientierung im Ackerbau dar und bedingt eine sorgfältige Begleitforschung aus allen Blickwinkeln und auf allen Skalenebenen.

Ziel des Forschungsverbunds der Universität Hohenheim (UHOH) und Georg-August-Universität Göttingen (UGOE) sowie des Julius Kühn-Instituts (JKI) ist die Entwicklung und Analyse sowie Beschreibung von NOcsPS-Anbausystemen im Vergleich zu anderen Anbausystemen. Dieser Vergleich erfolgt in System-, Exakt- und on-farm Versuchen auf Parzellen-, Feld-, Betriebs- und Landschaftsebene sowie aus ökologischer, ökonomischer und sozialer Perspektive.

VP14: Qualität der Ernteprodukte in NOcsPS-Anbausystemen

Das Institut für Kulturpflanzenwissenschaften, Fg. Qualität pflanzlicher Erzeugnisse ist als Verbundpartner 14 (VP14) beteiligt.

Ziel und Gegenstand des Forschungsvorhabens

Das Ziel dieses Teilprojekts ist es, zu prüfen, ob dem in NOcsPS-Anbausystemen erhöhten Stress durch optimierte Düngung und Gleichstandsaat entgegengewirkt, und langfristig ausreichende Produktqualitäten erreicht werden können.

Folgende Hypothesen werden geprüft:

- Im NOcsPS-Anbausystem verändern sich in Folge des erhöhten Stressniveaus einzelne Qualitätsparameter (besonders Proteinzusammensetzung) der Ernteprodukte im Vergleich zu konventionellen Anbausystemen.

- Bei Getreide verändert sich ohne csPS der zeitliche Verlauf der Einlagerung von Speicherproteinen zwischen Blüte und Kornfüllungsphase, und damit auch die „Endqualität“ der Körner.

- Durch optimierte mineralische Düngung sowie Gleichstandsaat wird Stress bei Pflanzen aus NOcsPS-Anbausystemen reduziert und dadurch Produktqualitäten erreicht, die einer bisherigen konventionellen Bewirtschaftung entsprechen oder diese aufgrund der verbesserten Rückstands-Situation sogar übertreffen; dies wirkt sich insbesondere bei zusätzlichem Trockenstress positiv aus.

Beschreibung Arbeitsprogramm und erwartete Ergebnisse

Die Untersuchungen konzentrieren sich zunächst auf Getreide (Winterweizen) und Soja. Beprobt werden die System- und Exaktversuche in Hohenheim. Zum Erntezeitpunkt werden verschiedenste Qualitätsparameter (u.a. Mehleigenschaften, Metabolitprofile, Mykotoxine) erfasst. Zur Beurteilung von Unterschieden in der zeitlichen Entwicklung der Qualität werden ab dem Zeitpunkt der Anthese wöchentlich Kornproben entnommen und Menge und Zusammensetzung der Speicherproteine bestimmt.

Um die Möglichkeit einer verbesserten Qualität durch gezielte Nährstoffapplikation bzw. Gleichstandsaat zu untersuchen, werden in Exaktversuchen Qualitäts- mit physiologischen Stress-Parametern (leakage, Malondialdehyd, relativer Wassergehalt, SPAD, osmotisches Potenzial) und Nährstoffgehalten korreliert, und Ursache-Wirkungs-Beziehungen mittels Metabolitanalytik untersucht.

Es sollen die Ernteprodukt-Qualitäten aller Versuchssysteme erfasst und die Unterschiede der zeitlichen Qualitäts-Entwicklung dargestellt werden. Daneben soll eine Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Konkurrenz, Stress und Qualität identifiziert werden.

VP28: Qualität der Ernteprodukte (ausgewählter Sonderkulturen) in NOcsPS Anbausystemen

Beteiligte Personen:
M.Sc. Melissa Kleb
Prof. Dr. Christian Zörb

Weitere Informationen werden bald verfügbar sein.

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gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft

bearbeitet seit: 2019

Beteiligte Personen:
M.Sc. Alex Kröper
Prof. Dr. Christian Zörb

Projektkoordination:
Dr. Annegret Pflugfelder
Dr. Sabine Zikeli
Dr. Sabine Gruber †

Kurzbeschreibung:

Übergeordnetes Ziel von „LinSel“ ist es, Landwirten an mitteleuropäische Verhältnisse gut angepasste Linsengenotypen (Lens culinaris L.) zur Verfügung zu stellen. Damit sollen Ertrag, Ertragssicherheit und Qualität gesteigert werden und in der Folge, der Anbau der Leguminose Linse ausgedehnt werden. Im Rahmen des Projektes werden Genotypen identifiziert, selektiert, weiterentwickelt und geprüft, um eine optimale Passung für Anbausysteme in Deutschland zur erreichen und damit die Leguminose Linse fest als „neue“ alte Kulturart zu etablieren. Dabei wird ein Anbau auch über die traditionellen Standorte hinaus angestrebt. Die Ergebnisse des Projektes kann die Produktpalette von Züchtern, Landwirten und Verbrauchern um eine legume Marktfrucht erweitern, die speziell im ressourcenschonenden Mischanbau sowie im ökologischen Landbau zum Einsatz kommt. Die Koordination liegt beim Zentrum Ökologischer Landbau Universität Hohenheim. Projektpartner sind das Institut für Kulturpflanzenwissenschaften Universität Hohenheim, mit den Fachgebieten „Allgemeiner Pflanzenbau“ und „Qualität pflanzlicher Erzeugung“, das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung, Abteilung Genbank, das Keyserlink-Institut und die Fachgruppe Ökologische Pflanzenzüchtung und Agrarbiodiversität, der Universität Kassel.

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bearbeitet seit: 2019

Beteiligte personen:
M.Sc. Markus Kränzlein
M. Sc. Patrick Lehr
Prof. Dr. Christian Zörb
Dr. Monika Wimmer

In Kooperation mit:
Jun. Prof. S. Schmöckel, Universität Hohenheim (340k)
Prof. Dr. Waltraud Schulze, Universität Hohenheim (190)

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bearbeitet seit: 2014

Beteiligte Personen:
Dr. Xudong Zhang
Dr. Monika Wimmer
Prof. Dr. Christian Zörb

Kurzbeschreibung:
Stressphysiologische Prozessen unter Salzstress bei Mais, besonders Chlorid-Effekte

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gefördert durch: BLE-Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung

bearbeitet seit: 2018

Beteiligte Personen:
M.Sc. Melissa Kleb
Dr. sc. agr. Nikolaus Merkt
Prof. Dr. Christian Zörb

Beteiligte Institutionen:
Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)
GEOsens GmbH LVWO Weinsberg Felsengartenkellerei Besigheim e.G.

Kurzbeschreibung:

Prognosesysteme für Rebkrankheiten stellen im Weinbau einen wichtigen Baustein im protektiven Pflanzenschutz und der Krankheitsbekämpfung dar. "FungiSens" beschäftigt sich hauptsächlich mit dem Erreger Plasmopara viticola (Falscher Mehltau). Hauptziel dieses Projektes ist es, die räumliche und zeitliche Auflösung der Prognosesysteme zu verbessern. Die geschieht durch die Erfassung des Mikroklimas im Weinberg sowie die Einbindung thermaler, multi- und hyperspektraler Informationen auf Schlagebene.

Wenn die hochauflösende Krankheitserkennung gesichert ist, können Maßnahmen zur Reduktion des Einsatzes an Pflanzenschutzmitteln, Maschinen und Arbeitszeit ergriffen werden. Dadurch wird eine zeitlich und räumlich präzise Applikation realisierbar, die der aktuellen fachlichen Praxis bezüglich Kosten und Effizienz überlegen ist. Hierzu zählt die Reduzierung an Pflanzenschutzmitteln bei reduzierten Maschinenstunden und gleichbleibender Wirksamkeit, wodurch die Umweltbelastung mit Chemikalien, der Kraftstoffverbrauch, die Bodenbelastung und Treibhausgasemissionen direkt reduziert werden. 

Ebenfalls wird die Wahrscheinlichkeit einer Resistenzbildung der Schaderreger gegen gängige Wirkstoffe deutlich reduziert, da diese in viel geringerem Umfang ausgebracht werden.

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bearbeitet seit: 2015

Beteiligte Personen:
Dr. sc. agr. Nikolaus Merkt
Prof. Dr. Christian Zörb

In Kooperation mit:
Prof. Dr. W. Florian Fricke, Universität Hohenheim (140d)

Kurzbeschreibung:

Untersuchung der Mikroorganismen (Bakterien) während der Gärung in acht Weinsorten.

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bearbeitet seit: 2015

Beteiligte Personen:
Dr. sc. agr. Nikolaus Merkt
Prof. Dr. Christian Zörb
M.Sc. Patrick Lehr

Beteiligte Partner:
Prof. Dr. Karsten Niehaus (CeBiTec, Uni Bielefeld)

Kurzbeschreibung:

Untersuchung von Metaboliten, Pflanzenhormonen, Aromastoffen, sowie physiologischen Parametern in Abhängigkeit von der Erziehungsform.

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bearbeitet seit:

Beteiligte Personen:
Prof. Dr. Christian Zörb

Kurzbeschreibung:
a) Mechanismen der Akquisition von Phosphat an der Proteoidwurzel.
b) Proteom-Profiling der Speicherproteine im Samen bei unterschiedlichen Anbauverfahren.

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