Forschungsgruppe 6101 MultiStress: Wirkungen und Mechanismen gleichzeitig auftretender, multipler abiotischer und biotischer Stressinteraktionen im Maisanbau - 2026 bis 2030

In der aktuellen Pflanzenforschung wird das Pflanzenwachstum häufig in Bezug auf einzelne Stressfaktoren wie Stickstoffmangel, Trockenheit, Hitze oder bestimmte Schädlinge und Krankheiten untersucht. In der realen Welt sind die Anbausysteme jedoch meist mit mehreren, gleichzeitig auftretenden Stressfaktoren konfrontiert. Dies macht eine kritische Forschungslücke deutlich: Traditionelle Ansätze sind unzureichend, um die miteinander verknüpften Auswirkungen mehrerer Stressfaktoren zu erfassen. Die Forschungsgruppe „MultiStress“ befasst sich mit diesem Phänomen und untersucht den Einfluss von gleichzeitig auftretenden abiotischen Stressfaktoren (Trockenheit, Nährstoffmangel) sowie biotischen Stressfaktoren (Maiszünsler, Setosphaeria turcica) auf Wachstum, Ertrag und Qualität von Mais. Dabei werden die Wirkungen auf einem Standort nahe Göttingen mit jenen in Kenia verglichen. Neben einem komplexen Feldversuch an beiden Standorten kommen prozessbasierte Modellierung, Sensorik sowie mikrobiologische Methoden zum Einsatz.

Die Abteilung Pflanzenbau ist an drei der sechs Teilprojekte beteiligt.
Im Teilprojekt 2 (Dr. Ejaz) erfolgt die nicht-invasiven Erfassung und Klassifikation von Reaktionen der Maispflanzen auf Stresseinwirkung durch eine Hyperspektral-Bildgebungspipeline, die mit physiologischen und biochemischen Messungen verknüpft wird. Um spezifische spektrale Muster mit physiologischen und molekularen Stressreaktionen assoziieren zu können, werden Algorithmen für maschinelles Lernen eingesetzt.
Im Teilprojekt 4 (Prof. Dr. Siebert) erfolgt die Entwicklung eines mechanistischen, prozessorientierten Modells zur Abbildung von Interaktionen zwischen den Maispflanzen und dem Schädling Maiszünsler. Dieses Modell wird experimentelle Daten integrieren, um das Maiswachstum, die Entwicklung der Maiszünsler und den Ertrag unter variierenden Stressbedingungen zu simulieren. Es basiert auf bestehenden Modellplattformen und soll statistische mit physiologischen Modellierungsansätzen verknüpfen, um genotypspezifische Reaktionen vorherzusagen.
Im Teilprojekt 6 (Prof. Dr. Siebert) werden die in der Forschungsgruppe entwickelten Modellierungsansätze integriert um die kombinierte Effekte von abiotischen und biotischen Stressfaktoren abzubilden. Dieses erweiterte Modell wird als ‚MultiStress Modell‘ bezeichnet. Durch direkte Kopplung von Genotypmerkmalen mit Modellparametern verbindet das MultiStress Modell Genetik und Ökophysiologie um Züchtung und Managementstrategien in mitteleuropäischen und tropischen Maisanbausystemen unter gleichzeitig auftretenden Stressfaktoren zu verbessern. Die Abteilung Pflanzenbau wird hierzu beitragen durch die Integration der zuvor entwickelten Module zur Beschreibung der Interaktionen des Maiszünslers mit gleichzeitig auftretenden abiotischem Stress.

Bearbeiter:
Dr. Irsa Ejaz
Doktorand(in) 1 (NN)
Doktorand(in) 2 (NN)
Christiane Münter
Malte Weller
Prof. Dr. Stefan Siebert

Laufzeit:
1. April 2026 bis 31. März 2030

Förderung:
DFG

Webseite:
noch in Erstellung

Projektpartner an der Universität Göttingen
Abteilung Tropischer Pflanzenbau und Agrosystemmodellierung (Projektkoordination)
Abteilung Agrarentomologie
Abteilung Grasslandwissenschaft
Abteilung Nutzpflanzengenetik
Abteilung Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz
Abteilung Qualität und Sensorik pflanzlicher Erzeugnisse
Abteilung Biochemie der Pflanze

Beteiligte im Projektverbund:
Jaramogi Oginga Odinga University of Science and Technology, Kenia
AGRA Nairobi, Kenia
Universität Mailand, Italien
CIMMYT
IPK Gatersleben
Universität Hohenheim
Universität Köln
Technische Universität München
Universität Tübingen