Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Forschungsverbund: SynRg - Systembiotechnologie nachwachsender Rohstoffgewinnung; Teilvorhaben 2: Wertsteigerung der Pflanze und deren Produktivität

Anschrift
Forschungszentrum Jülich GmbH - Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG) - Pflanzenwissenschaften (IBG-2)
52428 Jülich
Wilhelm-Johnen-Str.
Kontakt
Dr. Andreas Müller
Tel: +49 2461 61-3582
E-Mail: a.mueller@fz-juelich.de
FKZ
22022608
Anfang
01.07.2009
Ende
30.06.2014
Aufgabenbeschreibung
Der Forschungsverbund SynRg beabsichtigt einen interdisziplinären Ansatz zur Optimierung vonWertstoffsynthese, Syntheseort und Weiterverarbeitung für die Nutzung von Pflanzenrohstoffen in Chemie undEnergieerzeugung zu starten. Die gesamte Wertschöpfungskette für die Umstellung von petrochemischen auf pflanzliche Grundstoffe soll am Beispiel der Polymere unter dem Aspekt der nachhaltigen, d.h. dauerhaften ökonomisch und ökologisch sinnvollen, Produktion von Wertstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen unter Berücksichtigung der Stoffstromverteilung in Pflanzen in interdisziplinärer Zusammenarbeit untersucht und modifiziert werden, um so neue und innovative Methoden und Verfahren zur Wertstoffgewinnung zu ermitteln. Die inhaltlich abgestimmte Zusammenarbeit von Unternehmen im Verbund mit wissenschaftlichen Instituten garantiert die notwendige Breite, Tiefe und Effizienz, inklusive Synergieeffekte, in F&E sowie in derwirtschaftlichen Verwertung der Ergebnisse. IdiesemTeilvorhaben arbeiten die Universität Düsseldorf und das Max-Planck Institut für Züchtungsforschung an der Optimierung des Pflanzenmaterilas von der molekularen Seite her. Die HHUD fokusiert auf Arbeiten des Meristemwachstuns und dessen Organisation, während das MPIZ Arbeiten zur Blühinduktion und deren Steuerung durchführt. Das FZJ untersucht die von den Partnern und von SURL bereitgestellten Pflanzenmaterialien durch Phänotypisierung auf Schlüsselprozesse zur Verbesserung der Pflanzenproduktion und der pflanzlichen Biomasse durch Optimierung der Pflanzenarchitekturarchitektur und des Wachstums sowie von weiteren Schlüsselprozessen. Die Arbeitsplanung des Teilprojekts ist im Verbundantrag dargestellt. Darüber hinaus erfolgt eine enge Abstimmung mit den Arbeiten des Partners SURL (siehe Milestones und Arbeitsplan im Hauptantrag). Die Ergebnisverwertung des Teilprojekts sind Teil der Darstellung in Kapitel 11 Verwertungsplan von SynRg.
Ergebnisdarstellung
Im Teilvorhaben 2 arbeiteten die Forschungszentrum Jülich GmbH, die Heinrich Heine Universität Düsseldorf und das Max-Planck Institut für Züchtungsforschung an der molekularen Optimierung ausgewählter Raps- und Weizensorten. Die Pflanzen wurden hinsichtlich Verbesserung der Pflanzenproduktion und der pflanzlichen Biomasse durch Optimierung der Pflanzenarchitektur und des Wachstums phänotypisiert. Aufbauend auf vorhandene Systeme bzw. Prototypen wurden nicht-invasive automatisierte Phänotypisierungsplattformen weiterentwickelt und optimiert, um hiermit die Zielpflanzen zu analysieren. Dies umfasste Spross- und Wurzelmerkmale der Pflanzen, basierend auf den Arbeiten und erfolgreich erzeugten Pflanzenlinien und Daten zum Meristemwachstum und dessen Organisation sowie zur Blühinduktion und deren Steuerung. Die nicht-invasiven Technologien erlaubten Messungen während einer Wachstumsphase von der Keimung bis hin zu jeweils technisch bedingten Maximalgrößen nach Aussaat. Für die verschiedenen Messmethoden und technischen Installationen konnte gezeigt werden, dass hohe Korrelationen zwischen den nicht-invasiv bestimmten Messwerten und aufwändigen bzw. invasiven Kontrollmethoden bestehen. Die phänotypischen Messungen ermöglichten die Erfassung pflanzlicher Variabilität, die sich sowohl durch genetische Unterschiede als auch durch die Wirkung von Umweltfaktoren ergeben kann. Der Projektpartner Forschungszentrum Jülich GmbH erhielt Mutanten bzw. transgene Pflanzen von A. thaliana und Raps, in denen relevante Gene verändert waren. Bei diesen Pflanzen konnten in der Größe und Architektur phänotypische Unterschiede zu den jeweiligen Wildtypen quantifiziert werden. In einer Kollektion von Rapsgenotypen konnte eine differentielle Reaktion des Wurzelwachstums auf Aluminium-Ionen im Substrat vermessen werden.

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