BreedFACE

Feld-Phänotypisierung unter erhöhtem CO2

Die CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre werden weiter ansteigen, was die Notwendigkeit unterstreicht, neue Zuchtlinien zu entwickeln, die an die zukünftigen atmosphärischen CO2-Konzentrationen [CO2] angepasst sind. Free Air CO2 Enrichment (FACE) ist eine bewährte Methode zur experimentellen Erhöhung von [CO2] auf dem Feld. Eine kürzlich durchgeführte Meta-Analyse von FACE-Studien über 27 Jahre hinweg ergab eine Ertragssteigerung bei einer Erhöhung von [CO2] für C3-Getreidepflanzenarten von etwa 19 % (Kimball 2016). Die begrenzte Variation bei den meisten Arten wirft jedoch Fragen auf: 1) Gibt es eine genetische Variation im Zuchtmaterial für die Reaktion von Ertrag und Qualität auf [CO2]? 2) Hat die Selektion auf gewünschte Eigenschaften zu einer Ko-Selektion oder Selektion gegen die Reaktion auf [CO2] geführt?

Erhöhtes [CO2] wirkt sich auf mehreren Ebenen auf die Eigenschaften von Kulturpflanzen aus, z. B. durch erhöhte Photosyntheseraten, verringerte Transpiration, veränderten Stärkegehalt und erhöhte Anfälligkeit für Schädlinge, die je nach Art unterschiedlich ist. Um die Wechselwirkungen zwischen Genetik und [CO2] besser vorhersagen zu können, ist eine gut parametrisierte Modellierung in Kombination mit gezielter Phänotypisierung im Feld unter erhöhtem [CO2] erforderlich.

BREED-FACE ist eine Einrichtung zur Phänotypisierung neuer Sorten unter CO2-Anreicherung in freier Luft.

Experimenteller Aufbau

[CO2] wird mit konventioneller Technik auf dem Feld auf typischerweise 600 ppm erhöht (a)

Drei Achtecke mit einem Durchmesser von 17,5 m ermöglichen 126 Parzellen von insgesamt 1,5 x 3 m unter erhöhtem [CO2] (b) und die doppelte Fläche für Kontrollparzellen. Die Parzellengröße ist nicht festgelegt, sondern wird als Minimum für genaue Ertragsschätzungen angesehen. Die gesamte Fläche wird von einem automatischen Positionierungssystem (c) in Kombination mit mehreren Feldphänotypisierungstechniken zur nicht-invasiven Quantifizierung funktioneller und struktureller Pflanzeneigenschaften erfasst (Cendrero-Mateo 2016 et al.).

Das mobile (d) breedFACE befindet sich derzeit auf dem Campus Klein-Altendorf (e) der Versuchsfeldstation der Universität Bonn. Auf dieser Fläche wachsen die für Deutschland typischen Kulturarten wie Gerste, Weizen und Zuckerrüben.

Zugänglichkeit

Der Zugang ist u.a. EPPN-Mitgliedern vorbehalten. Idealerweise wird im BreedFACE eine Kulturart für eine Vegetationsperiode angepflanzt, um die übliche landwirtschaftliche Praxis so weit wie möglich fortzusetzen. Der Standort erlaubt die Anpflanzung im Herbst für Winterweizen und -gerste oder im Frühjahr für Sommerkulturen. Wenn Arten kombiniert werden, sollten sie eine ähnliche Höhe haben. Zu den Möglichkeiten gehört auch die Beteiligung mit originären Forschungsfragen zu bestehenden Sorten, die in der BreedFACE gepflanzt werden.

Kontakt

  • Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG)
  • Pflanzenwissenschaften (IBG-2)
Gebäude 06.2 /
Raum 406b
+49 2461/61-2638
E-Mail

Referenzen, Finanzierung, Netzwerke, Partner

Kimball (2016) Crop responses to elevated CO2 and interactions with H20, N and temperature. CurrentOpinion in Plant Biology 31:36-43.

Cendrero-Mateo : FZJ-2017-04909

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Letzte Änderung: 31.08.2022