Entwicklung eines Testsystems zur Messung der N-Fixierungsleistung genetischer Ressourcen von Leguminosen

Projektkoordinator/in
Dr. Christoph Germeier

Projektbearbeiter
Dr. Christoph Germeier

Laufzeit
2015-03-01 bis 2020-06-30

Gesamtziel des Projektes:
Die Eingliederung von Leguminosen in die Fruchtfolgen ist für eine nachhaltige und ressourcenschonende (resiliente) Agrarproduktion von zentraler Bedeutung. Im Gegensatz zu anderen Kulturarten sind Leguminosen in der Lage, eine Symbiose mit Bodenbakterien einzugehen und den Stickstoff der Luft zu binden. Mit dieser biologischen N-Fixierung (BNF) decken sie ihren eigenen N-Bedarf, reichern den Boden aber auch für nachfolgende oder begleitende Früchte an. Im ökologischen Landbau stellen Leguminosen die primäre Stickstoff-Quelle; im konventionellen Anbau kann ihre Eingliederung in die Fruchtfolgen mineralischen N-Dünger einsparen helfen. Die Herstellung der N-Dünger ist eine der energieaufwändigsten Vorleistungen für die Landwirtschaft. Die Verminderung der Umweltwirkungen vor allem in der Stickstoffdüngung sowie die Forschung und Entwicklung zur Stärkung des Anbaus und der Nutzung von Leguminosen und ihrer Ökosystemleistungen sind daher für das BMEL wichtige Forschungsfelder, um das Ziel einer nachhaltigen Produktion und Nutzung pflanzlicher Ressourcen zu erreichen. Über die züchterische Beeinflussbarkeit der BNF-Leistung von Leguminosen und ihren Zusammenhang mit dem genetischen Ertragspotenzial gibt es kaum Informationen, nicht zuletzt deshalb, weil die Erfassung der BNF aufwändig ist und es neben der Pflanze auch die symbiontischen Bakterien zu berücksichtigen gilt. Eine potenziell interessante Methode zur Messung der BNF, welche die N-Bindung über die gesamte Lebensdauer der Pflanze integriert, basiert auf Verhältnissen stabiler Isotope (14N/15N) in der Pflanzensubstanz. In organischer Substanz und im Boden, und damit im vom Boden aufgenommenen N, ist das schwere Isotop gegenüber N aus der Luft angereichert. Die Methode ist bisher kaum auf die Erfassung von Genotyp-Unterschieden in der BNF-Leistung angewendet worden, welche feine Abstufungen der Messwerte in einem möglichst großen Messbereich erfordert. Das Ziel des Vorhabens ist es, ein Testsystem für das Gewächshaus zu entwickeln, das erlaubt, Unterschiede von Genotypen verschiedener Leguminosen (Kulturarten, Genbankmaterial, Wildarten) in der BNF-Leistung sowie den N-Transfer auf Begleitpflanzen zu ermitteln.