Hochdurchsatz-Phänotypisierung der komplexen Eigenschaften der Trockenstress- und Hitzetoleranz zur Erhöhung der Klimaresilienz von Winterweizen in Deutschland

• Antragsteller: Professor Dr. Urs Schmidhalter
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403833702

Bedingt durch den Klimawandel werden häufigere Trockenstress- und Hitzeperioden das Pflanzenwachstum in Mitteleuropa beeinflussen. Weizen reagiert auf diese besonders empfindlich während der reproduktiven Phase. Künftige stabile Weizenerträge erfordern neue Ansätze in der Züchtung. Diese bedingen ein verbessertes Verständnis der physiologischen Prozesse und ihrer Wechselwirkung mit der Umwelt. Dazu trägt Hochdurchsatzphänotypisierung bei, die es erlaubt, die Exprimierung komplexer Eigenschaften unter realistischen Feld- und Umweltbedingungen zu erfassen. Unsere Hypothese ist es, dass zur Erhöhung der Klimaresilienz deutschen Weizens eine umfassende und sorgfältige Feldevaluierung unter künftig trockeneren und wärmeren Wachstumsbedingungen notwendig ist, um belastbare Eigenschaften der Hitze- und Trockenstresstoleranz zu identifizieren. Dies erfordert einerseits die Entwicklung effizienter Hochdurchsatz Phänotypisierungsmethoden und andererseits die Erschließung neuer genetischer Ressourcen von Weizen. Spezifische Zielsetzungen dieses Projektes sind somit (i) die Bewertung der Trockenstress- und Hitzetoleranz deutschen Weizens unter realistischen künftigen Umweltbedingungen, sowie (ii) die Bewertung und Identifikation bereits an Trockenheit und Hitze angepasster Genotypen mit dem Ziel ein besseres Verständnis des kombinierten wie auch getrennten Einflusses von Trockenstress und Hitze zu gewinnen und die dafür erforderlichen Hochdurchsatzmethoden zur Erfassung relevanter Pflanzenmerkmale zu entwickeln, die zur Hitze- und Trockenstresstoleranz beitragen, (iii) neue Ressourcen der natürlichen genetischen Diversität besser an Hitze und Trockenstress angepasster osteuropäischer Weizen zu identifizieren, (iii) Algorithmen zur Hochdurchsatzphänotypisierung der Eigenschaften der Trockenstress- und Hitzetoleranz zu validieren und weiterzuentwickeln, (iv) die Leistungsfähigkeit terrestrischer und luftgestützter (UAV) Phänotypisierung zu bewerten, (v) die Informationen aus dem aktuellen Projekt mit mehrjährigen Daten anderer Umwelten zu kombinieren. Bedeutung: (i) Die Bewertung der Leistungsfähigkeit deutschen Weizens unter „künftigen“ Wachstumsbedingungen des Klimawandels und Identifikation von Eigenschaften zur Anpassung an Trockenstress und der Hitze ermöglicht es Strategien zur Verbesserung der Klimaresilienz zu entwickeln, (ii) innovative Vorgehensweisen in der Phänotypisierung der Trockenstress- und Hitzetoleranz ermöglichen ein besseres Verständnis der komplexen physiologischen und genetischen Mechanismen, (iii) eine erfolgreiche Implementierung von Hochdurchsatz-Phänotypisierungstechnologien in der feldbasierten Züchtung verengt den Flaschenhals der genomischen und phänomischen Leistungsmöglichkeiten, (iv) die Identifikation neuer genetischer Variation der Trockenstress- und Hitzetoleranz osteuropäischer Weizen erschließt neue genetische Ressourcen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen