Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz
Weizen ist eine der drei wichtigsten Nahrungspflanzen weltweit und hohe Erträge tragen maßgeblich zur globalen Ernährungssicherheit bei. Die Ausschöpfung des Ertragspotentials wird zunehmend durch klimatische Herausforderungen und regulatorische Beschränkungen im Pflanzenbau limitiert. Ein besseres Verständnis der molekularen und physiologischen Prozesse der Ertragsentwicklung in Zusammenhang mit Source-Sink-Interaktionen ist unerlässlich, um ertragslimitierenden Faktoren durch Züchtung und Anbaumanagement gezielt entgegenzuwirken. In diesem Zusammenhang wird in diesem Teilprojekt untersucht, wie sich genotypische Unterschiede im Wasser- und Stickstoffaufnahmeverhalten unter verschiedenen Umweltszenarien auf die Source-Sink-Beziehungen auswirken. Vor dem Hintergrund, dass es sich bei beiden Eigenschaften um vielschichtige Merkmalskomplexe handelt, sollen sie in ihre Untermerkmale aufgeschlüsselt werden – Wassernutzung, Transpirationseffizienz und Harvestindex bzw. Stickstoffaufnahme- und Stickstoffverwertungseffizienz. Das soll im Rahmen dieses Teilprojektes durch eine Kombination von zwei innovativen Phänotypisierungsplattformen, DroughtSpotter XXL der JLU und Plantarray des JKI, sowie drohnenbasierte multispektrale Reflexionsmessungen an mehreren Feldstandorten erreicht werden. So wird im Detail vegetationsbegleitend von der Aussaat bis zur Ernte in bisher nicht erreichter Detailschärfe (bis zu 5 Minuten-Intervallen) das Transpirationsverhalten jedes Genotypes bei unterschiedlicher Wasserverfügbarkeit erfasst und Parameter des Wassernutzungsverhaltens (zum Beispiel die Transpirationsreaktion auf ein höheres VPD während der Mittagszeit oder die Wassernutzungseffizienz zu bestimmten Entwicklungsstadien) quantifiziert. Parallel wird mittels Elementaranalyse, 15N-Isotopenmarkierung und Berechnung des Nitrogen Harvest Index die Stickstoffnutzungseffizienz in die Komponenten N-Aufnahme- und N-Verwertungseffizienz zerlegt und komparative Vorteile der zu untersuchenden Genotypen identifiziert. Alle erfassten Merkmale werden mit den anderen Teilprojekten geteilt und fließen in die G*E*M-Modellierungen ein. Anhand der gewonnenen Daten werden schließlich die Wechselwirkungen zwischen effizienter Wasser- und Stickstoffeffizienz bestimmt und solche Merkmalskombinationen offengelegt, die für die jeweiligen Wachstumsszenarien die kleinsten Zielkonflikte darstellen.
Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V.
