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FOR 6101:  Wirkungen und Mechanismen gleichzeitig auftretender, multipler abiotischer und biotischer Stressinteraktionen im Maisanbau (MultiStress)

Fachliche Zuordnung Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
Förderung Förderung seit 2026
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 571153016
 
Multipler Stress bei Nutzpflanzen ist ein hochrelevantes Thema angesichts der enormen Herausforderungen, die mit der Ernährungssicherung der schnell wachsenden Weltbevölkerung einhergehen. Durch den fortschreitenden Klimawandel wird sich das Auftreten multipler Stressinteraktionen global weiter erhöhen. Die Auswirkungen von abiotischem und biotischem Pflanzenstress werden gewöhnlich unabhängig voneinander untersucht, in der Natur kommen beide Stressarten jedoch häufig gemeinsam vor und interagieren. Bisher sind die Mechanismen von gleichzeitig auftretendem, multiplem abiotischem und biotischem Stress unter Feldbedingungen für die meisten Nutzpflanzen und Stresskombinationen unbekannt. Es bestehen dazu weder Feldexperimente noch geeignete Modelle. Ziel der FOR ist es, ein tieferes Verständnis der Auswirkungen von multiplem Stress auf die Physiologie und Leistungsfähigkeit von Nutzpflanzen (Ertrag, Biomassebildung und -qualität, Wasser- und Nährstoffnutzungseffizienz, etc.) zu erlangen. Die Untersuchungen erfolgen an Mais, der global bedeutendsten Nahrungs- und Futtermittelpflanze, für deren nachhaltige Bewirtschaftungsweise die Reaktionen verschiedener Genotypen auf multiplen Stress von zentraler Bedeutung sind. Das generierte Wissen kann langfristig für die Definition von Züchtungsmerkmalen herangezogen werden, um Maispflanzen der Zukunft hinsichtlich ihrer Stressresistenzeigenschaften passgenau zu definieren. Die Interaktion von Trocken- und Stickstoffstress unter Feldbedingungen mit der Blattkrankheit Setosphaeria turcica einerseits, und zwei Maiszünslerarten andererseits, werden mit Hilfe experimenteller Plattformen (rainout shelters), sowohl in Deutschland als auch in Kenia, untersucht. Der zweite wichtige Pfeiler des Vorhabens bildet die Modellierung, um experimentelle Erkenntnisse über Skalen hinweg (vom Genom bis zum Pflanzenbestand) zu integrieren, und Ergebnisse in Raum und Zeit zu extrapolieren. Dazu bedarf es der Entwicklung entsprechender Algorithmen, welche die aus Versuchsdaten gewonnenen neuen Informationen formalisieren. Diese werden iterativ in geeignete ökophysiologische (Pflanzenwachtums-) Modelle integriert und evaluiert. Mithilfe dieser Ansätze werden die folgenden grundlegenden Hypothesen und deren teilprojekt-spezifische Varianten getestet: (i) Effekte multipler Stressinteraktionen auf Pflanzenentwicklung, -ertrag und Biomassequalität können nicht aus der Summe der Einzelstresseffekte vorhergesagt werden; (ii) während die Mechanismen, die den Stressinteraktionen zugrunde liegen, generalisierbar sind, werden die Auswirkungen multipler Stressoren von den Umweltbedingungen moduliert (wie z.B. von Temperatur, Lichtverhältnissen und Bodeneigenschaften); (iii) basierend auf den experimentellen Untersuchungen auf den verschiedenen Skalen kann ein mechanistisches Verständnis der Stressinteraktionen erlangt, und in Modellen formalisiert werden; die Berücksichtigung der multiplen Stressinteraktionen verbessert die Modellgüte.
DFG-Verfahren Forschungsgruppen

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