Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbesserung der Stickstoffeffizienz von Winterrapshybriden durch Erweiterung der genetischen Diversität - Akronym: Stickstoffeffizienz

Anschrift
Justus-Liebig-Universität - Professur für Pflanzenzüchtung
Heinrich-Buff-Ring 26-32
35392 Gießen
Projektleitung
Dr. Andreas Stahl
Tel: +49 641 99-37424
E-Mail schreiben
FKZ
22014517
Anfang
01.01.2019
Ende
28.02.2022
Ergebnisverwendung
Im Rahmen des Projektes sind rund 320 Testhybriden erzeugt worden, die im Feld auf ihre Ertragsleistung bei reduzierter N-Düngung in 13 Umwelten geprüft wurden. Zusätzlich sind die N-Konzentrationen und N-Mengen in verschiedenen Pflanzenorganen ermittelt und die Pflanzenarchitektur erfasst worden. Insgesamt liegen Daten zu 3.597 Einzelpflanzen vor. Die Ergebnisse lassen deutlich werden, dass Variationen für Pflanzenarchitekturparameter vorliegen, die sich z.T. auf die entsprechenden Vaterfamilien und Unterschiede zwischen den zwei Testern zurückführen lassen. Um eine nicht-destruktive Phänotypisierungsmethode zu etablieren, wurde ein 3D-Scanner zur bildgebenden Erfassung der Pflanzenarchitektur eingesetzt und die digitalen 3D-Bilder genutzt, um die manuell erfassten Daten vorherzusagen. Hierzu wurden mit Hilfe von Convolutional Neural Networks (CNN) ein Modell erstellt, das die Ausprägung der individuellen Pflanzenarchitekturmerkmale vorhergesagt. Es zeigt sich, dass die Vorhersagegenauigkeit sehr stark variiert. Die höchste Vorhersagegenauigkeit wurde für die Gesamtzahlschoten verzeichnet, gefolgt von Anzahl der Schoten auf den Nebentrieben. Verzweigungsmerkmale lassen sich dagegen am schlechtesten aus den 3D-Punktewolken berechnen. Obwohl die Prädiktion des Kornertrages basierend auf der Pflanzenarchitektur in bisher durchgeführten Analysen keinen Vorteil gegenüber der Prädiktion mit genomweiten Markern ergibt, zeigt sich, dass mit einem Prädiktionsmodell, das sowohl Fernerkundungsdaten aus Drohnenüberflügen als auch 3D-Daten zur Pflanzenarchitektur nutzt, in einem kombinierten Ansatz eine höhere Vorhersagegenauigkeit gegenüber der Prädiktion basierend auf den jeweils einzelnen phänotypischen Datenquellen erreicht werden kann. Somit konnte methodisch eine bedeutende Grundlage für die weitere Untersuchung der N-Effizienz im Kontext der Pflanzenarchitektur gelegt werden, die auch im Kontext anderer abiotischen Stressmerkmale von Bedeutung sein könnte.
Aufgabenbeschreibung
Das übergeordnete Hauptziel des Vorhabens ist es, die Nachhaltigkeit der Rapsölproduktion zu steigern, indem die zur Produktion benötigten Ressourcen dauerhaft reduziert und Hektarerträge gesteigert werden. Die hier vorliegende Skizze bietet dazu die Strategie an, die Ökobilanz der biobasierte Kraftstoffproduktion durch Erweiterung des Genpools züchterisch zu verbessern und so mittelfristig den N-Düngereinsatz durch verbesserte Sorten zu reduzieren. In diesem Zusammenhang soll das Projekt einen einzigartigen Beitrag dazu leisten, eine extrem vielfältige und wertvolle Kollektion von alten Winterrapsgenotypen nicht nur zu erhalten und hinsichtlich der ertragsdeterminierenden Parameter zu charakterisieren, sondern auch die Implementierung von Merkmalsdonoren in züchterische Aktivitäten vorzubereiteten und dadurch einer erfolgsversprechenden Nutzung in Zuchtprogrammen zuzuführen.

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