Hitzestress Weizen
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Kornertrag von Weizen unter dem Einfluss von einzelnem oder kombiniertem Hitze- und Trockenstress während verschiedener Wachstumsstadien unter besonderer Berücksichtigung der Source/Sink-Beziehungen |
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Laufzeit: |
2024-2027 |
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Finanziert durch: |
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Projektnummer: HU554/6-1 |
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Beteiligte Mitarbeiter*innen: |
Dorit Ehrhardt, Olivia Locke, Prof. Dr. Birgit Hütsch |
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Weltweit wird mit Anstieg der Temperaturen und abnehmendem Wasserangebot gerechnet, was Depressionen in der Pflanzenproduktivität zur Folge hat. Im Feld treten beide Stressoren gleichzeitig auf, jedoch ist über ihren kombinierten Einfluss auf Pflanzen bisher wenig bekannt. Das Kornertragspotential von Weizen, einer relativ Hitze-empfindlichen Pflanze, wird durch drei Parameter bestimmt: Anzahl ährentragender Halme pro Pflanze bzw. pro Fläche, Kornzahl pro Ähre und Einzelkorngewicht. Diese Parameter werden zu den folgenden Wachstumsstadien spezifisch beeinflusst: Bestockung, Schossen, Blüte und Kornfüllung. Somit müssen verschiedene Phasen der Weizenentwicklung untersucht werden, um die entscheidenden Determinanten für die Kornertragsbildung unter Stress zu identifizieren. Bisher konzentrierten sich die meisten Studien auf die Kornfüllungsphase, Untersuchungen zu einzelnen und insbesondere kombinierten Effekten von Hitze- und Trockenstress während des vegetativen Wachstums und zur Blüte sind rar. Stressbedingte Ertragseinbußen bei Weizen können entweder auf einer eingeschränkten Verfügbarkeit von Assimilaten (Source-Limitierung) oder auf einer verminderter Sink-Stärke beruhen. Unsere vorausgegangene Studie (Abbildung 1) zeigte, dass unter kontinuierlichem Hitzestress die Anzahl an ährentragenden Halmen pro Weizenpflanze stark zunahm. Dieses Potential zur Ertragsstabilisierung konnte nur teilweise ausgeschöpft werden, da der Kornansatz stark reduziert war. Die angelegten Körner zeigten jedoch eine gute Kornfüllung. Source-Limitierung trat nicht auf, aber die Sinkkapazität war reduziert (weniger und kleinere Körner) und vermutlich auch die Sinkaktivität. Dies erfordert weitere Untersuchungen der beteiligten Enzyme, insbesondere der Sauren Invertase, der Plasmalemma H+-ATPase, und der Stärke-Synthase. Im beantragten Projekt wird individueller oder kombinierter Hitze- und Trockenstress zu zwei Weizensorten entweder während des vegetativen Wachstums, zur Blüte oder während der Kornfüllung appliziert. Source- und Sinkstärke werden durch die Untersuchung zahlreicher Parameter charakterisiert. Dieses Projekt adressiert die wichtige Frage: welches ist der limitierende Faktor für die Kornertragsbildung, wenn Pflanzen während verschiedener Wachstumsstadien Stress ausgesetzt sind. Diese Kenntnis trägt dazu bei, Merkmale der Resistenz gegen Hitze bzw. Dürre zu identifizieren und kann in Züchtungsprogrammen zur Erhöhung der Ertragsstabilität unter Stress genutzt werden. Die Wasser- und Nährstoffnutzungseffizienzen können verbessert werden, was dem Schutz begrenzter Ressourcen dient und eine nachhaltige Weizenproduktion fördert.
Weiterführende Literatur: Hütsch BW, Jahn D, Schubert S (2019) Grain yield of wheat (Triticum aestivum L.) under long-term heat stress is sink-limited with stronger inhibition of kernel setting than grain filling. J. Agro. Crop Sci. 205, 22-32. https://doi.org/10.1111/jac.12298 |
Abbildung 1 Auswirkungen von Hitzestress bei Weizen. Hütsch et al. (2019)
Abbildung 2 Einfluss von Hitzestress auf wichtige Ertragsparameter von Weizen. Hütsch et al. (2019) |
