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Fortschritte bei der Züchtung stresstoleranter Robinien

11.09.2018

Forscher finden geeignete Biomarker zur Frühdiagnose und selektieren vielversprechende Genotypen – Robinie in Deutschland bislang kaum züchterisch bearbeitet

In drei Projekten selektierten Forscher Genotypen, mit denen sich die Züchtung besonders trockentoleranter Robinien beschleunigen lässt. Sie wurden vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert.


Wie unterschiedlich gut Robinien mit Trockenstress zurechtkommen, ist auch genetisch gesteuert - hier vierjährige Robinien im Dürresommer 2018.

FNR/N. Paul

Der Sommer 2018 hat es nachdrücklich gezeigt: Trockentolerante Baumarten sind für die Forstwirtschaft und die Energieholzproduktion auf dem Acker zunehmend wichtig. Die Robinie könnte unter diesem Aspekt erheblich an Bedeutung gewinnen, zudem wächst sie auch auf Böden minderer Qualität mit beachtlichen Erträgen und sehr guter Holzqualität.

Im Projektverbund FastWOOD III* identifizierten Wissenschaftler des Forschungsinstituts für Bergbaufolgelandschaften (FIB) und des Landeskompetenzzentrums Forst Eberswalde (LFE) geeignete Biomarker, um die Toleranz gegenüber Trockenheit, Nährstoffveränderungen im Boden und Spätfrost bereits bei einjährigen Robinien vorhersagen zu können.

Die Forscher bestimmten die Ausprägung dieser Indikatoren bei sechs am Markt verfügbaren, besonders wuchskräftigen Robinien-Klonen sowie bei Wurzelstecklingen aus FastWOOD-Modellflächen in Brandenburg, die noch nicht auf dem Markt erhältlich sind. Mittels Anbauversuchen überprüften sie die Aussagekraft der Biomarker-Muster u.a. bei Trockenheit.

Die Methode könnte die Züchtung neuer Linien erheblich abkürzen. „Unangenehme Überraschungen, wie etwa das Versagen eines besonders wuchskräftigen, hochselektierten Klons im praktischen Anbau aufgrund einer geringen Stresstoleranz, lassen sich so vermeiden“, erklärt Projektleiter Dr. Dirk Knoche vom FIB.

Auch bei anderen Forstbaumarten lassen sich Bioindikatoren zur Frühdiagnose einsetzen, darauf deuteten erste erfolgreiche Versuche mit Fichten, Douglasien und Eichen hin. „Ich sehe insbesondere Chancen für ein systematisches Screening lokaler Gehölz-Populationen hinsichtlich ihrer Anpassungsfähigkeit an wahrscheinliche Klimaveränderungen. Und nicht zuletzt bei der Gemeinen Esche könnte die Methode helfen, resistente Individuen gegen das so bedrohliche Eschentriebsterben zu identifizieren“, skizziert Knoche weitere Anwendungsmöglichkeiten.

Auch das Institut für Forstgenetik des Thünen-Instituts sichtete Robinien-Züchtungskandidaten unter dem Aspekt der Trockentoleranz. Dazu setzten die Forscher Genotypen aus 9 Ländern systematischem Trockenstress aus und erfassten im Anschluss den Zuwachs der Pflanzen.

Zusätzlich ermittelten sie verschiedene Biomarker, wie den Kohlenhydrat-, Stärke-, Phenol- und Wassergehalt. Trotz ähnlicher Erträge weisen sie alle sehr unterschiedliche Muster bezüglich ihrer Biomarker-Ausprägungen auf: „Jeder scheint eine andere Anpassungsstrategie zu verfolgen“, so Projektleiter Dr. Georg von Wühlisch. Anders als in den Projekten von FIB und Landesforst Brandenburg sind die hier genutzten Biomarker also nicht geeignet, generalisierbare Aussagen zur Trockentoleranz von Robinien zu machen.

Die Projekte
Informationen zu den Ansprechpartnern und die Abschlussberichte stehen auf fnr.de unter den folgenden Förderkennzeichen zur Verfügung:

22024011 - Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik: Selektion trockentoleranter Robinien aus internationalen Herkünften für die Energieholzerzeugung

22000914 - Landesbetrieb Forst Brandenburg, Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde (LFE): Frühdiagnose der ökophysiologischen Leistungsfähigkeit von Robinien (Robinia pseudoacacia L.) heimischer Bestände (LFE)

22001014 - Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften (FIB) e.V.: Frühdiagnose der ökophysiologischen Leistungsfähigkeit von Robinien (Robinia pseudoacacia L.) heimischer Bestände (FIB)

Hintergrund
Wuchsleistung, Vitalität und Stresstoleranz von Gehölzen sind u.a. genetisch gesteuert und können durch biochemische Muster und physiologische Indikatoren, so genannte Biomarker, bewertet werden. Biomarker sind z. B. bestimmte biochemische Inhaltsstoffe in Blättern oder Parameter der Fotosynthese, wie die sogenannte Chlorophyll a-Fluoreszenz. Dieses biochemische Phänomen entsteht, weil die grünen Farbstoffe von Pflanzen, die Chloroplasten, bei der Photosynthese einen Teil der aufgenommenen Energie abstrahlen. Für das menschliche Auge im Tageslicht nicht sichtbar, lässt sich die Fluoreszenz mit speziellen Instrumenten wie dem Fluorometer messen. Dabei zeigt eine erhöhte Fluoreszenz eine nachlassende Photosynthese an, die zum Beispiel bei Trockenstress auftritt. Je geringer die Fluoreszenz bei Trockenheit, desto weniger wird ein bestimmter Genotyp also in seiner Photosynthese und damit in seinem Wachstum gestört und kann als besonders trockentolerant gelten.

Vorteilhaft für den Züchter ist schließlich, dass sich diese Biomarker zerstörungsfrei messen lassen. Das heißt, vielversprechende Zuchtkandidaten können nach der Diagnose ihrer Eigenschaften weiterwachsen und müssen nicht zeitaufwändig neu kultiviert werden.

In Deutschland mangelt es an geeignetem Robinien-Vermehrungsgut für den Energieholzanbau. Ohne entsprechende Neuzüchtungen, die auch für den Anbau nach Forstvermehrungsgutgesetz zugelassen werden müssen, kann die Art ihr großes Potenzial zur Biomasseproduktion kaum ausspielen.

* FastWOOD I bis III sind drei vom BMEL geförderte Verbundvorhaben zur Züchtung schnellwachsender Baumarten. Der erste FastWood-Verbund startete 2008, zwischen 2014 und 2018 liefen die sieben Teilvorhaben im FastWOOD III-Verbund.

Weitere Informationen:

https://www.fnr.de/projektfoerderung/projekte-und-ergebnisse/projektverzeichnis/

Dr. Torsten Gabriel | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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