BMBF-Verbundprojekt RhizoWheat untersucht die Ursachen der Bodenmüdigkeit bei langjährigem Weizenanbau ohne Fruchtwechsel
Weizen ist Deutschlands wichtigste Ackerkultur. Auf über 2,8 Millionen Hektar wird in diesem Jahr Winterweizen angebaut. Steht das Getreide allerdings mehrere Jahre hintereinander auf demselben Feld, sinken die Erträge. Dieses Phänomen der Bodenmüdigkeit ist auch aus anderen Kulturen bekannt, jedoch sind die dahinterstehenden komplexen Vorgänge im Boden nicht gänzlich verstanden. Hier setzt das neue vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Verbundprojekt RhizoWheat an, an dem auch die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Kornelia Smalla vom JKI-Fachinstitut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik beteiligt ist.
„Eine der Ursachen für die Ertragseinbußen beim Weizen sind Pilze, die die Wurzelnbefallen“, sagt Dr. Andrea Braun-Kiewnick. Die Projektmitarbeiterin vom JKI in Braunschweig wird das Mikrobiom, also die Vielfalt der Mikroorganismen, im Wurzelraum des Weizens untersuchen.
Mit dem Pilz Gaeumannomyces graminis ist ein Verursacher der Ertragsverluste bereits bekannt. Nach der Infektion der Wurzeln raubt er Nährstoffe, was bis zum Absterben der Pflanze führen kann. Braun-Kiewnick will nun mit Hilfe moderner DNA-basierter Methoden nicht nur den Einfluss dieses Pilzes genau bestimmen, sondern auch weitere Übeltäter und ihre Gegenspieler identifizieren. „Einige Bacillus-Arten und Pseudomonaden im Boden kommen als bakterielle Gegenspieler zu den krankmachenden Pilzen in Frage“, erklärt die Phytopathologin. Das würde erklären, warum die Erträge sich nach einem langen Anbau von Weizen in Selbstfolge wieder stabilisieren.
Ziel des Projektes ist einerseits, besser zu verstehen, wie durch die schon länger praktizierte Erweiterung der Fruchtfolge, z. B. durch Anbau von Raps und anderen Blattfrüchten, der Weizenertrag gesichert wird. Braun-Kiewnick will darüber hinaus die Möglichkeit einer gezielten Förderung von Antagonisten untersuchen. Zu diesem Zweck wird sie an zwei Standorten auf unterschiedlichen Böden in verschiedenen Entwicklungsstadien des Weizens das Bodenmikrobiom analysieren und den Einfluss der Vorfrucht bestimmen. Die Isolate werden genetisch bestimmt. Anschließend wird in Gewächshausversuchen ihr Einfluss auf das Pflanzenwachstum geprüft.
Hintergrund RhizoWheat
Das BMBF-geförderte Projekt RhizoWheat ist für vier Jahre konzipiert. Die Untersuchungen konzentrieren sich in allen Teilprojekten auf die komplexen Prozesse in der Rhizosphäre des Weizens. In Harste bei Göttingen und Hohenschulen bei Kiel werden zwei langjährige Feldversuche mit Weizen in Raps-Fruchtfolgen (Weizen nach Raps, Weizen nach Raps-Weizen und Weizen im Daueranbau bzw. Weizen in zweimaliger Selbstfolge) angelegt. Zusätzlich werden Untersuchungen unter stärker kontrollierten Bedingungen in Rhizoboxen und in Containern durchgeführt. Der Projektverbund kombiniert somit verschiedene Skalenebenen für die Untersuchungen und darüber hinaus ganz unterschiedliche methodische Ansätze, die vom DNA/RNA-Profiling der Rhizosphäre bis zur Fernerkundung reichen. Ergänzt werden die Messungen durch die Entwicklung angepasster, aggregierender Modelle zur Beschreibung und Prognose der Wurzelentwicklung und der Funktionalität der Wurzeln.
Die Projektkoordination liegt bei Prof. Dr. Henning Kage (Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung). Beteiligte Projektpartner sind das Institut für Zuckerrübenforschung an der Universität Göttingen, das Institut für Bio- und Geowissenschaften der Forschungszentrum Jülich GmbH, das Institut für Phythopathologie der CAU Kiel und das Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik am Julius Kühn-Institut in Braunschweig.
Wissenschaftliche Ansprechpartnerinnen
Professor Dr. Kornelia Smalla
Tel.: 05312993814
E-Mail: kornelia.smalla@julius-kuehn.de
Dr. Andrea Braun-Kiewnick
Tel.: 0531 299 3837
E-Mail: andrea.braun-kiewnick@julius-kuehn.de
Julius Kühn-Institut (JKI), Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik
Messeweg 11-12
38104 Braunschweig