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Forschungsprojekte

Pop Mass

Entwicklung und Einsatz neuer Gentechnologien zur Steigerung der Biomasse in der Pappel
Laufzeit: 2012 - 2015
Gefördert durch: BMBF
Die offizielle Homepage des Verbundes finden Sie hier.


RÜWOLA

Rückegassen als Feinerschließungssysteme im Wald - Optimierung durch natürliche Regeneration und technische Maßnahmen unter Berücksichtigung der Belange von Naturschutz und Landschaftsplanung.
Laufzeit: 2011 - 2016
Gefördert durch: Volkswagenstiftung
Die Homepage zum Projektsprecher bei der aGiP finden Sie hier.


KUP-Netzwerk

Verbundvorhaben mit Beteiligung von P&P durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.
Die Offizielle Homepage des Verbundes finden Sie hier.


AGROFORNET

neues Verbundvorhaben mit Beteiligung von P&P (durch das BMBF finanziert)
Laufzeit: Beginn 01.09.2010
Die Offizielle Homepage des Verbundes finden Sie hier.


ISOWOOD-Breeding

Nutzbarmachung SNP-basierter Selektionsstrategien für die Züchtung ertragsoptimierter Pappelsorten in landwirtschaftlichen Kurzumtriebsplantagen
Laufzeit: 2009 - 2011
Gefördert durch: BMBF
Projektpartner:

  • Technische Universität Dresden
    Arbeitsgruppe Molekulare Gehölzphysiologie
    Institut für Forstbotanik und Forstzoologie
    01737 Tharandt
  • Helmholtz-Zentrum Potsdam
    Deutsches GeoForschungsZentrum – GFZ Sektion 3.3
    Telegrafenberg
    14473 Potsdam
  • P & P Dienstleistungs-GmbH & Co. KG
    Am Stundenstein
    56337 Eitelborn
  • sowie als Auftragnehmer:
    Max-Planck-Institut molekulare Zellbiologie und Genetik
    DNA Sequencing / Tilling Facility
    Pfotenhauerstraße 108
    01307 Dresden

Zusammenfassung
Kurzumtriebsplantagen von Pappeln oder Weiden (KUP) haben ein enormes Potenzial zu einer ökologisch sinnvollen Biomassenutzung mit optimaler Energiebilanz, erreichen jedoch in Deutschland bei den derzeitigen Preisen für Holz als Energieträger nur selten Schwellwerte der Wirtschaftlichkeit. Das ist auf pflanzenphysiologische Ursachen, in den allermeisten Fällen auf den hohen Wasserbedarf der Bäume und eine unerwünschte Rückkopplung - die Reduktion der Erträge infolge der Trockenheitsanpassungen - zurückzuführen.

Das Potenzial der Züchtung von Pappeln hinsichtlich Biomasseproduktivität, Wassernutzungseffizienz und Schutzmechanismen vor Dürre ist im Gegensatz zu anderen Biomassekulturpflanzen, wie etwa Mais, so gut wie nicht ausgeschöpft, weil die bisherige klassische Züchtung von Bäumen viel langwieriger ist als die einjähriger Kulturpflanzen und aufgrund der Größe und des Alters der Bäume auf Technologien der genetischen und physiologischen Hochdurchsatz-Untersuchung verzichten werden musste.

Die Möglichkeiten der modernen, nicht-transgenen Züchtungsstrategien (Marker Assisted Selection (MAS), Breeding-by-DesignTM, Quantitative trait loci (QTL), DNA-Einzelbasen-Variation (SNP), TILLING (Targeting Induced Local Lesions in Genomes) sowie die modernen Methoden der Pflanzenphysiologie (Isotopsignaturen δ13C / δ18O, digitale Analyse der Holzanatomie, Röntgendensitometrie) sind bisher in Deutschland nicht für die Praxis der Pappelzüchtung verfügbar gemacht worden.
Eigene Grundlagen in Form von Genkartierungen, Forschungsergebnissen zur Stressphysiologie und Holzanatomie, aber auch internationale Ressourcen aus der Genomforschung, etwa eine Komplettsequenz vom Modellorganismus einer Balsampappel (Populus trichocarpa) sind verfügbar.

In einem quervernetzten Verbundprojekt der Dendro-Isotopenforschung (Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ Potsdam), des TILLINGS bei der Erforschung von TILLING-Technologien (Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik), dem in Deutschland auf dem Gebiet der KUP führenden Unternehmen als Praxispartner P&P sowie der molekularen Gehölzphysiologie und Forstgenetik (Technische Universität Dresden), sollen SNP für die Wassernutzungseffizienz bei der Biomasseproduktion, bzw. für die Trockenheitstoleranz und die holzanatomischen Trockenanpassungen, relevanten DNA-Bereiche definiert und deren allelische Vielfalt mit ihren Auswirkungen untersucht werden. Mit dem Ergebnis sollen SNP-basierte Züchtungs- bzw. Selektionsstrategien, vergleichbar mit der Breeding-by-DesignTM – Strategie, für Pappel ermöglicht werden, um die Züchtung von trockenstresstoleranten Sorten mit wirtschaftlich konkurrenzfähigem Biomasseertrag in Deutschland zu ermöglichen.

Thema und Zielsetzung des Vorhabens mit dem vorgeschlagenen Projekt, sollen SNP-Marker gestützte, nicht transgene Züchtungstechnologien für die Pappelzüchtung (Populus spp.) nutzbar gemacht werden, um deren Biomasseertrag über die Schwelle eines in Deutschland (Röhle et al. 2006) und Skandinavien (Weih 2004) als wirtschaftlich konkurrenzfähig angesehenen Biomasse-Ertrages von Kurzumtriebsplantagen mit Pappeln oder Weiden (KUP) von 8 t Biomasse je Hektar und Jahr zu heben.

Dieser Schwellwert wird in Deutschland oft nicht erreicht (Boelcke und Kahle 2000; Röhle et al. 2006; Röhle et al. 2005; Wolf und Bönisch 2004). KUP haben dennoch ein enormes Potenzial zur ökologisch sinnvollen Biomassenutzung, denn sie weisen im Vergleich zu anderen Biomassekulturen bereits jetzt das beste Verhältnis von Energie-Input zu -Output auf und integrieren eine mehrjährig eingriffsfreie Lebensraumfunktion für Begleitvegetation und Tierarten (Boehmel et al. 2008).

Mit der angestrebten SNP-basierten Züchtungstechnologie soll die Netto-Energieausbeute weiter gesteigert werden können und das im Vergleich zu anderen Biomassekulturen noch nahezu unausgeschöpfte Potenzial zur Leistungssteigerung durch Züchtung erschließbar gemacht werden. Das Hauptproblem der KUP ist der für typische Ackerflächen zu hohe Wasserbedarf der Bäume und die Anpassungsreaktion der Bäume an Trockenheit, Wasserdefizite und Dürre. Diese Anpassungsreaktion ist mit Biomassezuwachsverlusten verbunden und führt zwangsläufig zu nicht wieder ausgleichbaren Ertragseinbußen, Zwergwuchs bis hin zum Totalverlust der Bäume im juvenilen Stadium.

Deshalb hat das vorgeschlagene Projekt zum Ziel, physiologische Eigenschaften der Wassernutzungseffizienz (WUE) und derjenigen holzanatomischen Anpassungsmöglichkeiten (HA) an Trockenheit, die nicht einem wirtschaftlichen Biomasseertrag von KUP entgegenstehen, zu erforschen und für die Züchtung von Pappeln einer dem „Breeding by DesignTM“ (Peleman und van der Voort 2003) vergleichbaren Strategie verfügbar zu machen. Unter Nutzung verschiedener Datenbanken und Werkzeuge, unter anderem einer eigenen früheren Genomkartierungs- und QTL-Mappingstudie an Zitterpappel (Populus tremula L.) Genombereiche oder Gene definiert werden, die mit WUE und HA in einer Beziehung stehen.

Um die vorhandene allelische Vielfalt dieser Sequenzbereiche und Gene nutzbar zu machen, soll diese Vielfalt an von Naturstandorten selektierten Pappeln untersucht und deren Vererbung und Rekombinierbarkeit anhand einer vorhandenen, genetischen Kartierungspopulation ermittelt werden.

Hier finden Sie die offizielle Homepage des Verbundes.

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