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Hannes Entner, Zusammenfassung in englischer Sprache, Masterarbeit Universität Innsbruck 2023

Potato (Solanum tuberosum L.) is one of the most important crops in the world. In addition to food and fodder, potato is also used for industrial purposes like production of adhesives, paper, and cosmetics. The vegetative growth phase of potato correlates with dry periods in spring and early summer, which are increased by climate change. Drought stress leads to morphological, physiological, and biochemical changes in the plant that have an extensive negative impact on the size and quality of the tubers. Since potato is a drought-sensitive species with its shallow root system, the interest in drought-tolerant cultivars is immense. Because ex vitro test systems are expensive and labor-intense and because additional parameters like other abiotic and biotic stressors influence the stress response, investigations in vitro are of great interest. Advantages of in vitro systems are the controlled light intensity, temperature, and supply of nutrients. Furthermore, pathogens can be excluded from the culture, and experiments require less space. Osmotic stress in vitro can be induced by adding an osmoticum, which lowers the osmotic potential in the culture medium. In the context of this work, an existing in vitro test system was optimised. For this purpose, the solid medium was replaced by liquid medium to enable that sorbitol can be added stepwise with increasing concentration. This resulted in two advantages: 1. the stress induction was gradual, and thus no osmotic shock was induced; 2. the plants were able to establish roots prior to the addition of the osmoticum, which allowed the stress that occurred by cutting the explants to be mitigated. This experiment showed that sorbitol was probably taken up by the roots and transported into the shoots, where it was detected by GC-MS. Furthermore, selected potato genotypes were investigated for their early drought stress response in open greenhouse and shelter experiments and their early osmotic stress response in vitro. For this pu

Bergwiesen werden voraussichtlich stark von den Auswirkungen des Klimawandels betroffen sein. In Gebieten wie den Europäischen Alpen werden höhere Temperaturen und häufigere Trockenperioden zu einer geringeren Produktivität und Vitalität der Wiesen führen. Um diesen klimabedingten Herausforderungen effektiv begegnen zu können, ist es wichtig, die Mechanismen zu verstehen, die die Auswirkungen von Trockenheit auf Bergwiesen und deren Reaktionen beeinflussen. Diese Reaktionen hängen weitgehend von der funktionellen Zusammensetzung und den Eigenschaften der Pflanzen ab, die den Wasserfluss und die Ressourcennutzung regulieren. Wiesen mit konservativen Eigenschaften erwerben Ressourcen in der Regel langsam und entwickeln dauerhafte Gewebe. Im Gegensatz dazu zeigen Wiesen mit akquisitorischen Arten oft ein schnelles Wachstum und eine schnelle Aufnahme von Nährstoffen und Wasser, was zu kurzlebiger Vegetation führt. Pflanzen-Boden-Interaktionen, insbesondere mit arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMF), können die Trockenheitstoleranz erhöhen, die Aufnahme von Nährstoffen und Wasser steigern und Pflanzenanpassungen durch morphologische Veränderungen auslösen. Das Ziel dieser Dissertation ist es, die Auswirkungen des Klimawandels auf die Faktoren zu bewerten, die die Trockenheitstoleranz von Bergwiesen bestimmen, einschließlich der funktionellen Zusammensetzung, der Strategien zur Ressourcennutzung, der Pflanzeneigenschaften und ihres Anpassungspotenzials sowie der Interaktionen zwischen Pflanzen und Boden. Um dies zu erreichen, haben wir folgende Untersuchungen durchgeführt: i) Auswirkungen von Trockenheit auf die Zusammensetzung der funktionellen Gruppen und die Transpiration in einer intensiven Wiese und deren Auswirkungen auf den Wasserfluss und die Produktivität; ii) Bewertung der Trockenheitsreaktionen von zwei Wiesen mit kontrastierenden Ressourcennutzungsstrategien und deren Interaktion mit AMF; und iii) Auswirkungen von Trockenheit auf Rotklee (Trifolium pratense) und, Mountain grasslands are expected to be highly affected by climate change. In areas like the European Alps, higher temperatures and more frequent droughts will lead to reduced productivity and vitality of grasslands. To effectively address these climate-related challenges, comprehending the mechanisms underlying drought's impact on grasslands and their responses is crucial. These responses depend largely on its functional composition and species plant traits that regulate water fluxes and resource use. Grasslands with more conservative traits generally acquire resources slowly and develop enduring and persistent tissues. In contrast, those with more acquisitive species exhibit often rapid growth and nutrient and water uptake, resulting in shorter-lived tissues. Plant-soil interactions, especially with arbuscular mycorrhiza fungi (AMF), can reshape drought tolerance increasing nutrient and water uptake and trigger plant acclimation through morphological changes. This thesis aims to assess the implications of climate change on factors that determine drought tolerance of mountain grasslands, including functional composition, resource use strategies, plant traits and their acclimation potential, and plant-soil interactions. To achieve this, we conducted three drought experiments: i) investigating the effects of drought on functional groups composition and transpiration in an intensive grassland and the consequences on water fluxes and productivity; ii) assessing drought responses of two grasslands with contrasting resource use strategies and their interaction with AMF; and iii) examining the effect of drought on red clover (Trifolium pratense), focusing on how plant-soil interactions influence plant acclimation through morphological changes. This research enhances our understanding on how grasslands are affected by drought and what are the acclimation potentials. Findings highlight functional groups and resource strategies as key in drought tolerance. Legumes showed grea, by Elena Tello García, Kumulative Dissertation aus drei Artikeln, Dissertation Universität Innsbruck 2023

Drought events are increasing due to climate change, resulting in significant yield losses. Many breeding strategies focus on drought resistance to avoid these yield losses or complete crop failure. Additionally, to improve drought resistance under soil desiccation, the soil and particularly rhizosphere processes are more and more in the focus of research. Specifically, linkages between the diverse and highly dynamic interactions of soil, plant, and microorganism community must be understood. This thesis thus aims to answer the following research questions: i) Are root hairs relevant for water uptake, and what role do they play under drought? ii) Does local drought in Zea mays result in distinguishable systemic and local metabolic and physiological responses, as well as compensatory water uptake? iii) Do the physico-chemical properties of Zea mays mucilage differ between two common collection systems? In the first part, published studies considering root hairs in nutrient and water uptake were summarized, and show a high plasticity of root hairs under different nutrient and water availability states. This plasticity was apparent through changes in root hair morphology and development. Furthermore, the role of root hairs in water uptake is under discussion due to variable results from different studies and crop species. Nevertheless, it seems that overall root hairs improve drought resilience. Furthermore, a better nutrient uptake and mucilage exudation by root hairs and thus an increased drought stability is discussed. This suggests a beneficial role of root hairs for drought stress robustness. In the second part, local and systemic drought responses of maize and their effect on rhizosphere processes were assessed in a split-root experiment. The root system of maize was separated into two differently watered (watered, drought stressed) rhizobox chambers. The local drought treatment was performed for 10 days. Under these conditions, the local drought led to a local a, Trockenstressereignisse häufen sich bedingt durch den Klimawandel und führen zu Ertragsverlusten. Deshalb sind zahlreiche Züchtungsprogramme auf Trockenstressresistenz ausgelegt, um so Ertragsverluste oder Komplettausfälle zu verhindern. Zusätzlich rücken der Boden und im Besonderen die Rhizosphären-Prozesse in den Forschungsvordergrund, um so die Trockenstressresistenz unter Bodenaustrocknung zu verbessern. Es ist dabei notwendig die Zusammenhänge zwischen den zahlreichen und sehr dynamischen Interaktionen von Boden, Pflanze und Mikroorganismenpopulationen zu verstehen. Folglich zielt diese Arbeit darauf ab, folgende Forschungsfragen zu beantworten: i) Sind Wurzelhaare relevant in der Wasseraufnahme und welche Rolle haben sie unter Trockenheit? ii) Führt lokaler Trockenstress bei Zea mays zu systemisch- und lokal unterscheidbaren metabolischen und physiologischen Reaktionen sowie zur Kompensation in der Wasseraufnahme? iii) Unterscheiden sich die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Mucilage von Zea mays aus zwei unterschiedlichen Sammelsystemen? Im ersten Teil wurden publizierte Studien zusammengefasst, welche Wurzelhaare im Zusammenhang mit Nährstoff- und Wasseraufnahme berücksichtigen. Diese zeigen eine hohe Plastizität von Wurzelhaaren unter verschiedenen Nährstoff- und Wasserverfügbarkeiten. Diese Plastizität ist erkennbar durch Veränderungen bei der Wurzelhaar-Morphologie und - Entwicklung. Die Rolle von Wurzelhaaren bei der Wasseraufnahme wird kontrovers diskutiert, da sich die Ergebnisse von verschiedenen Studien und Spezies unterscheiden. Allerdings scheint es, dass insgesamt Wurzelhaare die Trockenstressresilienz verbessern. Des Weiteren wird eine bessere Nährstoffaufnahme und Mucilage-Exsudation durch Wurzelhaare und dadurch eine erhöhte Trockenstress-Stabilität diskutiert. Dies lässt eine fördernde Rolle von Wurzelhaaren zur Trockenstressstabilität vermuten. Im zweiten Teil wurden lokale und systemische Antworten von Mais und deren Effekte auf Rhiz

Drought events are increasing due to climate change, resulting in significant yield losses. Many breeding strategies focus on drought resistance to avoid these yield losses or complete crop failure. Additionally, to improve drought resistance under soil desiccation, the soil and particularly rhizosphere processes are more and more in the focus of research. Specifically, linkages between the diverse and highly dynamic interactions of soil, plant, and microorganism community must be understood. This thesis thus aims to answer the following research questions: i) Are root hairs relevant for water uptake, and what role do they play under drought? ii) Does local drought in Zea mays result in distinguishable systemic and local metabolic and physiological responses, as well as compensatory water uptake? iii) Do the physico-chemical properties of Zea mays mucilage differ between two common collection systems? In the first part, published studies considering root hairs in nutrient and water uptake were summarized, and show a high plasticity of root hairs under different nutrient and water availability states. This plasticity was apparent through changes in root hair morphology and development. Furthermore, the role of root hairs in water uptake is under discussion due to variable results from different studies and crop species. Nevertheless, it seems that overall root hairs improve drought resilience. Furthermore, a better nutrient uptake and mucilage exudation by root hairs and thus an increased drought stability is discussed. This suggests a beneficial role of root hairs for drought stress robustness. In the second part, local and systemic drought responses of maize and their effect on rhizosphere processes were assessed in a split-root experiment. The root system of maize was separated into two differently watered (watered, drought stressed) rhizobox chambers. The local drought treatment was performed for 10 days. Under these conditions, the local drought led to a local a, Trockenstressereignisse häufen sich bedingt durch den Klimawandel und führen zu Ertragsverlusten. Deshalb sind zahlreiche Züchtungsprogramme auf Trockenstressresistenz ausgelegt, um so Ertragsverluste oder Komplettausfälle zu verhindern. Zusätzlich rücken der Boden und im Besonderen die Rhizosphären-Prozesse in den Forschungsvordergrund, um so die Trockenstressresistenz unter Bodenaustrocknung zu verbessern. Es ist dabei notwendig die Zusammenhänge zwischen den zahlreichen und sehr dynamischen Interaktionen von Boden, Pflanze und Mikroorganismenpopulationen zu verstehen. Folglich zielt diese Arbeit darauf ab, folgende Forschungsfragen zu beantworten: i) Sind Wurzelhaare relevant in der Wasseraufnahme und welche Rolle haben sie unter Trockenheit? ii) Führt lokaler Trockenstress bei Zea mays zu systemisch- und lokal unterscheidbaren metabolischen und physiologischen Reaktionen sowie zur Kompensation in der Wasseraufnahme? iii) Unterscheiden sich die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Mucilage von Zea mays aus zwei unterschiedlichen Sammelsystemen? Im ersten Teil wurden publizierte Studien zusammengefasst, welche Wurzelhaare im Zusammenhang mit Nährstoff- und Wasseraufnahme berücksichtigen. Diese zeigen eine hohe Plastizität von Wurzelhaaren unter verschiedenen Nährstoff- und Wasserverfügbarkeiten. Diese Plastizität ist erkennbar durch Veränderungen bei der Wurzelhaar-Morphologie und - Entwicklung. Die Rolle von Wurzelhaaren bei der Wasseraufnahme wird kontrovers diskutiert, da sich die Ergebnisse von verschiedenen Studien und Spezies unterscheiden. Allerdings scheint es, dass insgesamt Wurzelhaare die Trockenstressresilienz verbessern. Des Weiteren wird eine bessere Nährstoffaufnahme und Mucilage-Exsudation durch Wurzelhaare und dadurch eine erhöhte Trockenstress-Stabilität diskutiert. Dies lässt eine fördernde Rolle von Wurzelhaaren zur Trockenstressstabilität vermuten. Im zweiten Teil wurden lokale und systemische Antworten von Mais und deren Effekte auf Rhiz

Climate change poses a challenge for the production of crops in the twenty-first century due to alterations in environmental conditions. In Central Europe, temperature will be increased and precipitation pattern will be altered, thereby influencing soil moisture content, physiological plant processes and crop development in agricultural areas, with impacts on crop yield and the chemical composition of seeds. Warming and drought often occur simultaneously. The combination of multiple abiotic stresses can be synergistic, leading to additive negative effects on crop productivity. To date, little information is available from multi-factor experiments analyzing interactive effects of warming and reduced precipitation in an arable field. In addition, one major issue of studying climate change effects on crop development in the long-term is that weather conditions can vary strongly between years, e.g., with hot and dry summers in comparison to cool and wet ones, which directly affects soil moisture content and indirectly affects crop development. Thus, considering yearly weather conditions seems to be important for the analyses of climate change effects on aboveground biomass and harvestable yield of crops. The aim of the present work was to identify single and combined effects of soil warming (+2.5 °C), reduced summer precipitation amount (-25%), and precipitation frequency (-50%) on crop development, ecophysiology, aboveground biomass and yield as well as on yield quality of wheat, barley, and oilseed rape grown in the Hohenheim Climate Change (HoCC) field experiment. This thesis presents novel results from the HoCC experiment in the long-term perspective. Thus, aboveground biomass and yield data (2009-2018) of the three crops were analyzed with regard to their inter-annual variability, including annual fluctuations in weather conditions.This thesis consists of three publications. In the first and second publication a field experiment within the scope of the HoCC experim, Der Klimawandel stellt aufgrund veränderter Umweltbedingungen eine Herausforderung für den Anbau von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen im 21. Jahrhundert dar. In Mitteleuropa steigt die Temperatur an und die Niederschlagsmuster verändern sich, wodurch die Bodenfeuchte, die physiologischen Pflanzenprozesse und die Pflanzenentwicklung in landwirtschaftlichen Gebieten beeinflusst werden. Dies wirkt sich auf den Ernteertrag und die chemische Zusammensetzung der Erträge aus. Häufig treten Erwärmung und Trockenheit gleichzeitig auf. Dabei kann sich das Vorkommen mehrerer abiotischer Stressoren synergistisch auswirken und zu additiv negativen Effekten auf die Pflanzenproduktivität führen. Bisher liegen nur wenige Informationen aus multifaktoriellen Experimenten vor, welche die Wechselwirkungen von Erwärmung und Trockenheit in einem landwirtschaftlichen Feld untersuchen. Darüber hinaus ist es wichtig die Auswirkungen des Klimawandels auf die Entwicklung von Nutzpflanzen in Langzeitstudien zu untersuchen, da die Wetterbedingungen zwischen den Jahren stark variieren können, z. B. mit heißen und trockenen Sommern im Vergleich zu kühlen und nassen, mit direkter Auswirkung auf die Bodenfeuchte und indirekter Wirkung auf die Entwicklung der Pflanzen. Demzufolge scheint eine Berücksichtigung der jährlichen Wetterbedingungen wichtig zu sein, wenn die Folgen des Klimawandels auf die oberirdische Biomasse und den Ernteertrag von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen abgeschätzt werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es im Rahmen des Hohenheim Climate Change (HoCC) Feld-Experimentes die Folgen der drei Faktoren Bodenerwärmung (+2,5°C), reduzierter Sommer Niederschlagsmenge (-25 %) und Niederschlagshäufigkeit (-50 %) einzeln oder in Kombination auf die Parameter Pflanzenentwicklung, Ökophysiologie, oberirdische Biomasse, Ertrag und Ertragsqualität von Weizen, Gerste und Raps zu untersuchen. In dieser Arbeit werden neue Ergebnisse aus dem Langzeit - HoCC-Experiment präsentiert. Dazu w

Climate change poses a challenge for the production of crops in the twenty-first century due to alterations in environmental conditions. In Central Europe, temperature will be increased and precipitation pattern will be altered, thereby influencing soil moisture content, physiological plant processes and crop development in agricultural areas, with impacts on crop yield and the chemical composition of seeds. Warming and drought often occur simultaneously. The combination of multiple abiotic stresses can be synergistic, leading to additive negative effects on crop productivity. To date, little information is available from multi-factor experiments analyzing interactive effects of warming and reduced precipitation in an arable field. In addition, one major issue of studying climate change effects on crop development in the long-term is that weather conditions can vary strongly between years, e.g., with hot and dry summers in comparison to cool and wet ones, which directly affects soil moisture content and indirectly affects crop development. Thus, considering yearly weather conditions seems to be important for the analyses of climate change effects on aboveground biomass and harvestable yield of crops. The aim of the present work was to identify single and combined effects of soil warming (+2.5 °C), reduced summer precipitation amount (-25%), and precipitation frequency (-50%) on crop development, ecophysiology, aboveground biomass and yield as well as on yield quality of wheat, barley, and oilseed rape grown in the Hohenheim Climate Change (HoCC) field experiment. This thesis presents novel results from the HoCC experiment in the long-term perspective. Thus, aboveground biomass and yield data (2009-2018) of the three crops were analyzed with regard to their inter-annual variability, including annual fluctuations in weather conditions.This thesis consists of three publications. In the first and second publication a field experiment within the scope of the HoCC experim, Der Klimawandel stellt aufgrund veränderter Umweltbedingungen eine Herausforderung für den Anbau von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen im 21. Jahrhundert dar. In Mitteleuropa steigt die Temperatur an und die Niederschlagsmuster verändern sich, wodurch die Bodenfeuchte, die physiologischen Pflanzenprozesse und die Pflanzenentwicklung in landwirtschaftlichen Gebieten beeinflusst werden. Dies wirkt sich auf den Ernteertrag und die chemische Zusammensetzung der Erträge aus. Häufig treten Erwärmung und Trockenheit gleichzeitig auf. Dabei kann sich das Vorkommen mehrerer abiotischer Stressoren synergistisch auswirken und zu additiv negativen Effekten auf die Pflanzenproduktivität führen. Bisher liegen nur wenige Informationen aus multifaktoriellen Experimenten vor, welche die Wechselwirkungen von Erwärmung und Trockenheit in einem landwirtschaftlichen Feld untersuchen. Darüber hinaus ist es wichtig die Auswirkungen des Klimawandels auf die Entwicklung von Nutzpflanzen in Langzeitstudien zu untersuchen, da die Wetterbedingungen zwischen den Jahren stark variieren können, z. B. mit heißen und trockenen Sommern im Vergleich zu kühlen und nassen, mit direkter Auswirkung auf die Bodenfeuchte und indirekter Wirkung auf die Entwicklung der Pflanzen. Demzufolge scheint eine Berücksichtigung der jährlichen Wetterbedingungen wichtig zu sein, wenn die Folgen des Klimawandels auf die oberirdische Biomasse und den Ernteertrag von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen abgeschätzt werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es im Rahmen des Hohenheim Climate Change (HoCC) Feld-Experimentes die Folgen der drei Faktoren Bodenerwärmung (+2,5°C), reduzierter Sommer Niederschlagsmenge (-25 %) und Niederschlagshäufigkeit (-50 %) einzeln oder in Kombination auf die Parameter Pflanzenentwicklung, Ökophysiologie, oberirdische Biomasse, Ertrag und Ertragsqualität von Weizen, Gerste und Raps zu untersuchen. In dieser Arbeit werden neue Ergebnisse aus dem Langzeit - HoCC-Experiment präsentiert. Dazu w

Potato (Solanum tuberosum L.) is a drought sensitive crop, and even short drought spells or infrequent irrigation during stolon formation, tuber initiation, or tuber bulking reduces tuber yields. A number of morphological traits have been described that potentially improve genotypic performance of potato under moisture deficit conditions. In breeding processes, a large set of genotypes are tested at the same time and because the genotypes differ in their phenology, various phenological stages occur simultaneously in the field. Consequently, during a drought spell different varieties will be subjected to soil moisture deficit at different phenological stages. We tested thirteen contrasting genotypes under field conditions in a desert in South Peru in four different irrigation treatments at two different soil types. The irrigation was withheld after 50, 65 and 80 days after planting until final harvest after 120 days. Sequential harvests, remote sensing and phenological evaluation was conducted in five to ten-days intervals. In literature, the belowground and aboveground development of potato has been described as closely and linearly related, meaning that in many studies belowground development is estimated according to aboveground development. The synchrony of the aboveground and belowground development is strongly influenced by both, water deficit and development stage at drought initiation. Under early drought, the aboveground development was accelerated and belowground development slowed. The opposite was found at later development stages. The earlier drought was initiated, the longer the tuber-filling phase, while the bulking phase was shortened. Water deficit also slowed down the aboveground development of flowering by a couple of days. In further drought experiments it is important to evaluated the belowground development separately, as we cannot conclude from the above to the belowground development stage. In conventional breeding experiments often only one f, Die Kartoffel (Solanum tuberosum L.) ist eine empfindliche Kulturpflanze gegenüber Trockenheit. Meist reicht nur eine kurze Trockenperiode oder unregelmäßige Bewässerung während der Stolonentwicklung, der Knollenbildung oder des Knollenwachstums, um die Erträge stark zu verringern. Um die Kartoffelgenotypen zu identifizieren, welche mit weniger Wasser gleichbleibende oder nur gering reduzierte Knollenerträge hervorbringen, führt die Wissenschaft der Selektionsforschung seit Jahren Studien durch. Oft wird eine große Anzahl an verschiedenen Kartoffelgenotypen auf Trockentoleranz getestet und eine schnellere Vorgehensweise würde Zeit und Geld sparen. Da in die Eigenschaft der Trockenstresstoleranz eine Vielzahl von Genen involviert ist, wäre ein entsprechendes Screening Tool, welches eine Reihe an physiologischen Reaktionen auf Trockenstress evaluiert, hilfreich um den Selektionsprozess zu beschleunigen. Eine ganze Reihe von morphologischen und physiologischen Merkmalen und Anpassungsstrategien können die Erträge der Kartoffel unter Trockenheit verbessern. Dazu zählt die Anpassung der Phänologie an Trockenstress. Weitere wichtige physiologische, Parameter sind die Reflektion der Pflanzen, wie zum Beispiel der Normalisierte Vegetations Index (NDVI) und der photochemische Reflektions Index (PRI). Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Blattflächentemperatur, welche hilft die Transpirationskühlung zu beschreiben. Alle Parameter mit ihrer entsprechenden Anpassung helfen den Pflanzen Trockenstressperioden zu überstehen. Diese Merkmale entwickeln sich jedoch in Abhängigkeit zur phänologischen Phase bei Beginn des Trockenstresses, der Dauer des Trockenstresses und natürlich der Stressintensität, welche wiederrum vom Bodentyp abhängig ist. Dies führt dazu, dass verschiedene Kartoffelgenotypen dasselbe Feuchtigkeitsdefizit im Boden unterschiedlich intensiv wahrnehmen und dementsprechend differenziert darauf antworten. In zahlreichen Studien wird die zentrale Rolle der oberird

Potato (Solanum tuberosum L.) is a drought sensitive crop, and even short drought spells or infrequent irrigation during stolon formation, tuber initiation, or tuber bulking reduces tuber yields. A number of morphological traits have been described that potentially improve genotypic performance of potato under moisture deficit conditions. In breeding processes, a large set of genotypes are tested at the same time and because the genotypes differ in their phenology, various phenological stages occur simultaneously in the field. Consequently, during a drought spell different varieties will be subjected to soil moisture deficit at different phenological stages. We tested thirteen contrasting genotypes under field conditions in a desert in South Peru in four different irrigation treatments at two different soil types. The irrigation was withheld after 50, 65 and 80 days after planting until final harvest after 120 days. Sequential harvests, remote sensing and phenological evaluation was conducted in five to ten-days intervals. In literature, the belowground and aboveground development of potato has been described as closely and linearly related, meaning that in many studies belowground development is estimated according to aboveground development. The synchrony of the aboveground and belowground development is strongly influenced by both, water deficit and development stage at drought initiation. Under early drought, the aboveground development was accelerated and belowground development slowed. The opposite was found at later development stages. The earlier drought was initiated, the longer the tuber-filling phase, while the bulking phase was shortened. Water deficit also slowed down the aboveground development of flowering by a couple of days. In further drought experiments it is important to evaluated the belowground development separately, as we cannot conclude from the above to the belowground development stage. In conventional breeding experiments often only one f, Die Kartoffel (Solanum tuberosum L.) ist eine empfindliche Kulturpflanze gegenüber Trockenheit. Meist reicht nur eine kurze Trockenperiode oder unregelmäßige Bewässerung während der Stolonentwicklung, der Knollenbildung oder des Knollenwachstums, um die Erträge stark zu verringern. Um die Kartoffelgenotypen zu identifizieren, welche mit weniger Wasser gleichbleibende oder nur gering reduzierte Knollenerträge hervorbringen, führt die Wissenschaft der Selektionsforschung seit Jahren Studien durch. Oft wird eine große Anzahl an verschiedenen Kartoffelgenotypen auf Trockentoleranz getestet und eine schnellere Vorgehensweise würde Zeit und Geld sparen. Da in die Eigenschaft der Trockenstresstoleranz eine Vielzahl von Genen involviert ist, wäre ein entsprechendes Screening Tool, welches eine Reihe an physiologischen Reaktionen auf Trockenstress evaluiert, hilfreich um den Selektionsprozess zu beschleunigen. Eine ganze Reihe von morphologischen und physiologischen Merkmalen und Anpassungsstrategien können die Erträge der Kartoffel unter Trockenheit verbessern. Dazu zählt die Anpassung der Phänologie an Trockenstress. Weitere wichtige physiologische, Parameter sind die Reflektion der Pflanzen, wie zum Beispiel der Normalisierte Vegetations Index (NDVI) und der photochemische Reflektions Index (PRI). Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Blattflächentemperatur, welche hilft die Transpirationskühlung zu beschreiben. Alle Parameter mit ihrer entsprechenden Anpassung helfen den Pflanzen Trockenstressperioden zu überstehen. Diese Merkmale entwickeln sich jedoch in Abhängigkeit zur phänologischen Phase bei Beginn des Trockenstresses, der Dauer des Trockenstresses und natürlich der Stressintensität, welche wiederrum vom Bodentyp abhängig ist. Dies führt dazu, dass verschiedene Kartoffelgenotypen dasselbe Feuchtigkeitsdefizit im Boden unterschiedlich intensiv wahrnehmen und dementsprechend differenziert darauf antworten. In zahlreichen Studien wird die zentrale Rolle der oberird

Europa erlebte in den letzten 20 Jahren einige sehr heiße und trockene Sommer mit regionalen Rekordwerten heißer Temperaturen oder geringer Niederschlagssummen. In anderen Jahren führten Starkregen zu Überflutungen unterschiedlichen räumlichen Ausmaßes. Da solche Extremereignisse mit vielfältigen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesellschaft, natürliche Ökosysteme und verschiedene Wirtschaftssektoren verbunden sind, ist die langzeitliche Veränderung in ihrem Auftreten im Rahmen der globalen Erwärmung von großer Bedeutung. Konzepte: Maßgeblich für die Qualität von Klimawandel(folgen)studien ist die Verfügbarkeit und Qualität von Daten. Daher werden Konzepte für die Sicherstellung einer zuverlässigen und vergleichbaren Datenbasis entwickelt. Für die Beschreibung der Eigenschaften eines bestimmten Ereignisses existiert eine Vielzahl an Definitionen und Indizes, was zu unterschiedlichen Ergebnissen von Studien führen kann, welche die zeitlichen Veränderungen der Charakteristik solcher Ereignisse analysieren. Die Integration einer Reihe von Indizes in einen aggregierten Index ermöglicht eine robustere Bewertung der Klimabedingungen und Trends. Die Vergleichbarkeit von Klimafolgenbewertungen verlangt zudem die Verwendung eines gemeinsamen Analyserahmens sowie abgestimmter Datensätze (Beobachtungsdaten, Klimaprojektionen) und Methoden (z.B. Untersuchungszeiträume, Ensemble-Ansatz, Qualitätsbewertung, Korrekturalgorithmen, Impactmodelle und -indizes, Elemente der Klimafolgen- oder Risikoanalyse). Trends: Sommerliche Trockenheit hat über weiten Teilen Europas – mit Ausnahme des Nordens – zugenommen. Besonders stark zugenommen haben die Dürrebedingungen im Sommerhalbjahr für Indizes, welche die Evapotranspiration einbinden. Der reine Fokus auf den Niederschlag zur Bewertung von Dürre in verschiedenen Speichern des Wasserkreislaufs ist unzureichend. Neben dieser beobachteten Zunahme in der Sommertrockenheit, ist auch für die Intensität von Starkniederschlagsereigniss, Over the last 20 years, some very hot and dry summers affected Europe, regionally resulting in record breaking high temperature or low precipitation values. In other years, torrential rains led to flood events at different spatial scales. Long-term changes of such extreme events within a warming world are of great relevance, as they are connected with manifold negative impacts on human society, natural ecosystems and diverse economic sectors. Concepts: The quality of climate change (impact) studies is often hampered by availability and quality of datasets. Thus, concepts for securing reliable and comparable data are developed and applied. For the description of the characteristics of a specific event a vast number of definitions and indices exists. Therefore, results on the temporal changes of event characteristics may differ between studies. By integrating a number of indices into an aggregated index, a more robust evaluation of the climate conditions and trends is facilitated. Furthermore, comparable climate impact assessments demand a common analysis framework with agreements on the data bases (observational data and climate projections) and methodologies (e.g., study periods, ensemble approach, quality assessment, correction algorithms, climate impact models and indices, elements considered in the impact or risk analysis). Changes: Summer drought conditions increased over most of Europe, except for some stations in northern Europe. Thereby, the observed increase in drought conditions during the warm part of the year is particularly pronounced for indices integrating evapotranspiration in their definition. Purely focussing on precipitation to evaluate drought conditions in the different water reservoirs does not suffice any longer. While observing increases in summer drought, the intensity of heavy precipitation events as well as their contribution to total precipitation show a positive trend over Europe, too. Several stations in Central Europe show increasing dr

Europa erlebte in den letzten 20 Jahren einige sehr heiße und trockene Sommer mit regionalen Rekordwerten heißer Temperaturen oder geringer Niederschlagssummen. In anderen Jahren führten Starkregen zu Überflutungen unterschiedlichen räumlichen Ausmaßes. Da solche Extremereignisse mit vielfältigen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesellschaft, natürliche Ökosysteme und verschiedene Wirtschaftssektoren verbunden sind, ist die langzeitliche Veränderung in ihrem Auftreten im Rahmen der globalen Erwärmung von großer Bedeutung. Konzepte: Maßgeblich für die Qualität von Klimawandel(folgen)studien ist die Verfügbarkeit und Qualität von Daten. Daher werden Konzepte für die Sicherstellung einer zuverlässigen und vergleichbaren Datenbasis entwickelt. Für die Beschreibung der Eigenschaften eines bestimmten Ereignisses existiert eine Vielzahl an Definitionen und Indizes, was zu unterschiedlichen Ergebnissen von Studien führen kann, welche die zeitlichen Veränderungen der Charakteristik solcher Ereignisse analysieren. Die Integration einer Reihe von Indizes in einen aggregierten Index ermöglicht eine robustere Bewertung der Klimabedingungen und Trends. Die Vergleichbarkeit von Klimafolgenbewertungen verlangt zudem die Verwendung eines gemeinsamen Analyserahmens sowie abgestimmter Datensätze (Beobachtungsdaten, Klimaprojektionen) und Methoden (z.B. Untersuchungszeiträume, Ensemble-Ansatz, Qualitätsbewertung, Korrekturalgorithmen, Impactmodelle und -indizes, Elemente der Klimafolgen- oder Risikoanalyse). Trends: Sommerliche Trockenheit hat über weiten Teilen Europas – mit Ausnahme des Nordens – zugenommen. Besonders stark zugenommen haben die Dürrebedingungen im Sommerhalbjahr für Indizes, welche die Evapotranspiration einbinden. Der reine Fokus auf den Niederschlag zur Bewertung von Dürre in verschiedenen Speichern des Wasserkreislaufs ist unzureichend. Neben dieser beobachteten Zunahme in der Sommertrockenheit, ist auch für die Intensität von Starkniederschlagsereigniss, Over the last 20 years, some very hot and dry summers affected Europe, regionally resulting in record breaking high temperature or low precipitation values. In other years, torrential rains led to flood events at different spatial scales. Long-term changes of such extreme events within a warming world are of great relevance, as they are connected with manifold negative impacts on human society, natural ecosystems and diverse economic sectors. Concepts: The quality of climate change (impact) studies is often hampered by availability and quality of datasets. Thus, concepts for securing reliable and comparable data are developed and applied. For the description of the characteristics of a specific event a vast number of definitions and indices exists. Therefore, results on the temporal changes of event characteristics may differ between studies. By integrating a number of indices into an aggregated index, a more robust evaluation of the climate conditions and trends is facilitated. Furthermore, comparable climate impact assessments demand a common analysis framework with agreements on the data bases (observational data and climate projections) and methodologies (e.g., study periods, ensemble approach, quality assessment, correction algorithms, climate impact models and indices, elements considered in the impact or risk analysis). Changes: Summer drought conditions increased over most of Europe, except for some stations in northern Europe. Thereby, the observed increase in drought conditions during the warm part of the year is particularly pronounced for indices integrating evapotranspiration in their definition. Purely focussing on precipitation to evaluate drought conditions in the different water reservoirs does not suffice any longer. While observing increases in summer drought, the intensity of heavy precipitation events as well as their contribution to total precipitation show a positive trend over Europe, too. Several stations in Central Europe show increasing dr

Weltweit sterben Wälder unter dem Einfluss der Klimawandels. Jetzt trifft dieses Phänomen auch Deutschland mit voller Härte: Eine Waldfläche entsprechend derjenigen des Saarlands ist der Trockenheit und Hitze der beiden Jahre 2018 und 2019 zum Opfer gefallen. Auch den streng geschützten Leipziger Auwald hat es getroffen. Der Artikel erzählt von der akuten Krise eines Hotspots der Biodiversität. Eine wachsende Stadt, Entwässerung, eingeschleppte Schadpilze und der Klimawandel bringen das System nun an seine Belastungsgrenze.

Die Verbreitungsgebiete von Baumarten überspannen große geographische Areale mit sehr unterschiedlichen Umweltbedingungen. Es wird angenommen, dass diese unterschiedlichen Umweltbedingungen, insbesondere Frost- und Trockenstressereignisse, zur Ausbildung lokal angepasster Populationen innerhalb einer Baumart geführt haben. Diese weisen eine größere Fitness am Herkunftsstandort auf als gebietsfremde Populationen. Um dieser Annahme Rechnung zu tragen und die genetische Struktur der Baumpopulationen in Deutschland zu schützen, wurde das Bundesnaturschutzgesetz 2010 novelliert und im „Leitfaden zur Verwendung gebietseigener Gehölze“ wurden 6 artenunspeziefische Vorkommensgebiete für die Verwendung gebietseigenen Pflanzenmaterials in der freien Natur ausgewiesen. Ab dem 1. März 2020 steht die Ausbringung von Pflanzenmaterial außerhalb seines eigenen Vorkommensgebiets unter Genehmigungspflicht. Allerdings ist das Wissen über die genetische Struktur vieler Baumarten in Deutschland noch lückenhaft. Die vorliegende Arbeit soll grundlegende wissenschaftliche Informationen über mögliche Unterschiede in der lokalen Anpassung von Populationen von Quercus robur und Tilia cordata an Frost- und Trockenstress liefern. Hierzu wurden unter kontrollierten Bedingung Frühfrost-, Spätfrost-, und Trockenstressversuche mit 2-jährigen Sämlingen aus jeweils 3 verschiedenen Populationen beider Baumarten durchgeführt. Um einen größeren geographischen Rahmen abzudecken, wurde bei der Stieleiche zudem eine ungarische Population einbezogen. Neben physiologischen und biochemischen Parametern der Stressantwort wurden auch phänologische Parameter (Zeitpunkt von Triebabschluss und Austrieb) bestimmt. Es konnten nur vereinzelt schwach signifikante Unterschiede in diesen Parametern zwischen den Populationen gefunden werden, insbesondere bei der Betrachtung der deutschen Populationen. Zudem war es nur in einem Fall möglich diese Unterschiede auf die lokalen Umweltbedingungen am Herkunftsstandort zurückzu, Distribution areas of tree species in Europe cover large geographical ranges with various environmental conditions. It is assumed that these various conditions, particularly frost and drought stress events, formed local adapted populations within a species. These local adapted populations are again assumed to show higher fitness at the site of origin compared to non-local populations. To prevent loss of genetic structure of tree populations in Germany the German government amended the Federal Nature Conversation Act (BNatSchG) in 2010 and for the use of plants in free nature six species unspecific defined areas of origin have been arranged. The transfer of propagation material between them is forbidden from 1st March 2020. However, the grade of local adaptation in populations of woody species in Germany is not clearly demonstrated. The aim of this study was to investigate possible differences in the response between populations of Quercus robur and Tilia cordata to frost and drought stress. Therefore early and latefrost stress as well as drought stress experiments were conducted under controlled conditions with plants (2-year old seedlings) of three different populations of each target tree species. To cover a bigger geographical range one Hungarian population of pedunculate oak was included. Physiological and biochemical parameters as well as phenological parameters (but set and bud break) were determined. Over all, only weakly significant differences in these parameters between populations could be pointed out. Furthermore, just in one case a correlation between these differences and the environmental conditions at the site of origin existed. Small differences in the environmental conditions between the population’s sites of origin as well as species-specific life history traits (high gene flow, high phenotypic plasticity, phylogeographical history) of the investigated tree species could be the reasons. Regarding frost and drought stress response, local adaptation

Frost is an abiotic environmental factor, which restricts plant productivity and plant distribution. With increasing elevation within the alpine life zone of temperate mountains, more frequent and more severe frost events can occur. Little is known about the species-specific variability of frost resistance in summer, as well as about a possible frost hardening potential. From June until the end of August, the frost resistance of leaves of P. mugo, P. major, R. ferrugineum, S. exarata, S. paniculata and V. myrtillus was investigated in regular intervals in samples from sites with distinct altitudinal difference (600-3200m). The frost resistance of leaves was determined by exposure to controlled simulated night frosts. Thereafter, the viability of the leaves was accessed by the means of chlorophyll fluorescence measurements. The LT50 values obtained therefrom were further analyzed through statistic evaluations. The summer frost resistance of the analyzed species was variable and changed significantly within the course of the summer season. Whereas the evergreen plants developed a higher frost resistance throughout the summer season, the deciduous plants decreased their frost resistance towards the end of summer. The summer frost resistance of the investigated leaves differed intraspecifically significant between samples from different altitudes, except for V. myrtillus. Leaf samples of species from the higher altitude generally had a higher frost resistance, the only exception was S. paniculata., eingereicht von Jenni-Marlen Sabena Pohlin, B.A., Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers, Diplomarbeit Universität Innsbruck 2018

Mehr heiße Tage als im Jahrhundertsommer 2003, Niedrigwasser in fast allen Flüssen und bereits 91 Prozent der deutschen Böden ausgedorrt. Das Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology des KIT legt einen ersten Bericht zur Dürresituation in Deutschland vor. Die Wissensplattform beleuchtet einige Aspekte daraus.

Mehr heiße Tage als im Jahrhundertsommer 2003, Niedrigwasser in fast allen Flüssen und bereits 91 Prozent der deutschen Böden ausgedorrt. Das Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology des KIT legt einen ersten Bericht zur Dürresituation in Deutschland vor. Die Wissensplattform beleuchtet einige Aspekte daraus.

[no abstract]

Winter rye (Secale cereale L.) is predominantly cultivated on light and sandy soils with a low water holding capacity and will therefore be especially affected by drought induced yield losses in Central and Eastern Europe in the future. Drought adaption through breeding is therefore an important task in order to adapt this crop to future climate conditions. In this context, the crop physiology methods canopy temperature depression (CTD = Tair - Tcanopy) and carbon isotope discrimination (delta) were examined for their suitability as selection criterion under drought on a small number of genotypes. Two sets of each 16 genotypes were therefore grown under different drought conditions in rain-out shelters and under well-watered conditions in the years 2011, 2012, and 2013. The CTD was determined several times during the growth period using two infrared (IR) thermometers and an IR camera. delta-analyses were performed on mature flag leaves (delta_leaf) and grains (delta_grains). Furthermore, ash content in mature flag leaves and grains, as well as mineral concentrations in mature flag leaves (Ca, K, Mg, and Si) were examined for their use as surrogates for the expensive and time-consuming delta-analyses. In addition to the evaluation of possible selection criterions, the agronomic performance of rye in the different drought regimes was assessed: Grain-, straw-, and total aboveground biomass yields, the grain yield components spikes m-2, kernels spike-1, and thousand kernel weight (TKW), leaf area index (LAI), and phenological characteristics were examined. Drought induced grain yield reductions ranged from 14 to 57%, whereas straw yield was generally lesser affected. The growth period was shortened by up to 12 days under drought conditions compared to optimal water supply. Grain yield was positively associated to straw yield, LAI, spikes m-2, and kernels spike-1 under water deficit. High number of grains per area land seemed to be especially important for high grain yie, Winterroggen (Secale cereale L.) wird vorwiegend auf leichten und sandigen Böden mit niedriger Wasserhaltekapazität angebaut, und wird dadurch besonders von zukünftigen trockenstressinduzierten Ertragseinbußen in Mittel- und Osteuropa betroffen sein. Die Zucht auf Trockentoleranz ist daher eine wichtige Aufgabe, um Roggen an zukünftige Klimabedingungen anzupassen. In diesem Zusammenhang wurden die ertragsphysiologischen Methoden „Canopy temperature depression“ (CTD = TLuft – TBestand) und Kohlenstoffisotopendiskriminierung (Delta) an einer kleinen Anzahl von Genotypen auf ihre Eignung als Selektionskriterium unter Trockenstress hin undersucht. 2 x 16 Genotypen wurden hierfür unter verschiedenen Trockenstressvarianten in Rain-out Sheltern sowie unter optimal bewässerten Bedingungen in den Jahren 2011, 2012 und 2013 angebaut. Die CTD wurde im Laufe der Vegetationsperiode mehrmals mithilfe zweier Infrarot (IR) -Thermometer und einer Thermokamera gemessen. Delta-Analysen wurden an Fahnenblättern und Körnern durchgeführt. Desweiteren wurden der Aschegehalt in Fahnenblättern und Körnern sowie Einzelelementkonzentrationen im Fahnenblatt (Ca, K, Mg, Si) auf ihre Eignung als Surrogate für die teuren und aufwendigen Delta-Analysen geprüft. Ergänzend wurde die agronomische Leistung von Winterroggen unter verschiedenen Trockenstressvarianten untersucht: hierfür wurden Korn-, Stroh- und gesamter oberirdischer Biomasseertrag, die Ertragskomponenten Ähren m-2, Körner Ähre-1 und Tausendkorngewicht (TKW), der Blattflächenindex (LAI) sowie phänologische Charakteristika untersucht. Trockenstressinduzierte Kornertragsreduktionen lagen zwischen 14 und 57%, während der Strohertrag generell geringer reduziert wurde. Unter Trockenstress wurde die Vollreife im Vergleich zu optimal bewässerten Bedingungen um bis zu 12 Tagen früher erreicht. Der Kornertrag war unter Trockenstress positive mit Strohertrag, LAI, Ähren m-2 und Körner Ähre-1 korreliert. Eine hohe Kornanzahl war besonders wichtig

[no abstract]

Breeding for stress tolerance is the most cost effective way of avoiding drought-induced yield reduction in the tropics. Optimizing breeding for drought tolerance at CIMMYT could enhance the effectiveness of this multi-national breeding program and warrant fast delivery of drought tolerant materials to the farmers. Thus, the overall aim of my study was to improve the efficiency of drought tolerance breeding of maize at CIMMYT for the rapid and cost effective advancement of drought tolerant materials for the drought prone regions of the ESA (Eastern and Southern African countries). We screened a diverse source of tropical germplasm for their haploid induction rate (HIR) and the seasonal variation of this trait. We then compared various managed drought and well watered experiments conducted as line per se performance trials (LP) and testcross performance trials (TP) in Kenya and Mexico. Further, we estimated the relative selection efficiency of the principal breeding regions of CIMMYT for the tropics in ESA and Mexico with unselected and selected breeding materials. The specific objectives of my study were to (1) monitor the variation for HIR among diverse source germplasm in tropical maize, (2) determine the relative importance of general (GCA) and specific (SCA) combining abilities of the source germplasm for HIR, (3) investigate the influence of tropical summer and winter seasons and genotype × season interactions on this trait, (4) determine if LP is predictive of TP for yield under drought in sets of lines under development by the CIMMYT maize breeding program in Kenya and Mexico, (5) determine the genetic correlation between performance of lines per se under drought and testcrosses under optimal conditions and assessing its effect on yield potential, (6) examine the correlation between TP under well-watered and drought stress conditions for potential indirect selection efficiency of well-watered conditions in comparison with drought stress, (7) determine the rel, Die Züchtung auf Stresstoleranz ist der kosteneffektivste Weg, um Trockenheitsstress bedingte Ertragsverluste bei landwirtschaftlichen Kulturpflanzen zu minimieren. Eine Optimierung der Züchtungsstrategien am CIMMYT bezüglich Trockenstresstoleranz von Mais könnte die Effektivität dieses multi-nationalen Züchtungsprogramms enorm verbessern und eine schnellere Bereitstellung von trockenstress-tolerantem Material an die Farmer in den Zielregionen garantieren. Aus diesem Grund war das übergeordnete Ziel dieser Forschungsarbeiten die Verbesserung der Effizienz der Züchtung von Mais auf Trockentoleranz am CIMMYT, um schneller und kostengünstiger Fortschritte bei der Entwicklung von trockenstresstolerantem Material zu erzielen, insbesondere für die durch Trockenheit stark gefährdeten Regionen im östlichen und südlichen Afrika (ESA, Eastern and Southern Africa). Mittels der Technologie zur Erzeugung von Doppelhaploiden(DH)-Linien wurde ein breites Spektrum von tropischem Material bezüglich seiner Haploiden-Induktionsrate (HIR) und der saisonalen Variation in diesem Merkmal untersucht. Weiterhin wurden vergleichende Experimente unter kontrollierter Trockenheit als auch unter optimaler Wasserversorgung durchgeführt, bei denen sowohl die Linieneigenleistung (LP = line per se performance) als auch Testkreuzungsleistung (TP = testcross performance) in Kenia und Mexiko erfasst wurde. Zusätzlich wurde die relative indirekte Selektionseffizienz (ISE) für die beiden tropischen Züchtungsregionen des CIMMYT, nämlich ESA und Mexiko, an unselektiertem und vorselektiertem Material untersucht. Die spezifischen Ziele der Untersuchungen waren (1) die Erfassung der Variation für HIR von tropischem Mais verschiedenen Ursprungs, (2) die Bestimmung der relativen Bedeutung von allgemeiner (GCA) und spezifischer (SCA) Kombinationseignung für HIR in einem di-allelen Kreuzungsschema mit verschiedenen tropischen Inzuchtlinien, (3) die Untersuchung des saisonalen Einflusses und der Genotyp x Saison-I

Breeding for stress tolerance is the most cost effective way of avoiding drought-induced yield reduction in the tropics. Optimizing breeding for drought tolerance at CIMMYT could enhance the effectiveness of this multi-national breeding program and warrant fast delivery of drought tolerant materials to the farmers. Thus, the overall aim of my study was to improve the efficiency of drought tolerance breeding of maize at CIMMYT for the rapid and cost effective advancement of drought tolerant materials for the drought prone regions of the ESA (Eastern and Southern African countries). We screened a diverse source of tropical germplasm for their haploid induction rate (HIR) and the seasonal variation of this trait. We then compared various managed drought and well watered experiments conducted as line per se performance trials (LP) and testcross performance trials (TP) in Kenya and Mexico. Further, we estimated the relative selection efficiency of the principal breeding regions of CIMMYT for the tropics in ESA and Mexico with unselected and selected breeding materials. The specific objectives of my study were to (1) monitor the variation for HIR among diverse source germplasm in tropical maize, (2) determine the relative importance of general (GCA) and specific (SCA) combining abilities of the source germplasm for HIR, (3) investigate the influence of tropical summer and winter seasons and genotype × season interactions on this trait, (4) determine if LP is predictive of TP for yield under drought in sets of lines under development by the CIMMYT maize breeding program in Kenya and Mexico, (5) determine the genetic correlation between performance of lines per se under drought and testcrosses under optimal conditions and assessing its effect on yield potential, (6) examine the correlation between TP under well-watered and drought stress conditions for potential indirect selection efficiency of well-watered conditions in comparison with drought stress, (7) determine the rel, Die Züchtung auf Stresstoleranz ist der kosteneffektivste Weg, um Trockenheitsstress bedingte Ertragsverluste bei landwirtschaftlichen Kulturpflanzen zu minimieren. Eine Optimierung der Züchtungsstrategien am CIMMYT bezüglich Trockenstresstoleranz von Mais könnte die Effektivität dieses multi-nationalen Züchtungsprogramms enorm verbessern und eine schnellere Bereitstellung von trockenstress-tolerantem Material an die Farmer in den Zielregionen garantieren. Aus diesem Grund war das übergeordnete Ziel dieser Forschungsarbeiten die Verbesserung der Effizienz der Züchtung von Mais auf Trockentoleranz am CIMMYT, um schneller und kostengünstiger Fortschritte bei der Entwicklung von trockenstresstolerantem Material zu erzielen, insbesondere für die durch Trockenheit stark gefährdeten Regionen im östlichen und südlichen Afrika (ESA, Eastern and Southern Africa). Mittels der Technologie zur Erzeugung von Doppelhaploiden(DH)-Linien wurde ein breites Spektrum von tropischem Material bezüglich seiner Haploiden-Induktionsrate (HIR) und der saisonalen Variation in diesem Merkmal untersucht. Weiterhin wurden vergleichende Experimente unter kontrollierter Trockenheit als auch unter optimaler Wasserversorgung durchgeführt, bei denen sowohl die Linieneigenleistung (LP = line per se performance) als auch Testkreuzungsleistung (TP = testcross performance) in Kenia und Mexiko erfasst wurde. Zusätzlich wurde die relative indirekte Selektionseffizienz (ISE) für die beiden tropischen Züchtungsregionen des CIMMYT, nämlich ESA und Mexiko, an unselektiertem und vorselektiertem Material untersucht. Die spezifischen Ziele der Untersuchungen waren (1) die Erfassung der Variation für HIR von tropischem Mais verschiedenen Ursprungs, (2) die Bestimmung der relativen Bedeutung von allgemeiner (GCA) und spezifischer (SCA) Kombinationseignung für HIR in einem di-allelen Kreuzungsschema mit verschiedenen tropischen Inzuchtlinien, (3) die Untersuchung des saisonalen Einflusses und der Genotyp x Saison-I

Climate risk studies have largely neglected household coping and adaptation strategies. In this paper we analyze drought impacts, drought risk management, and resulting drought resilience in Awash River Basin of Ethiopia based on socio-economic data collected from 43 randomly selected Peasant Associations. We find that severe drought periods have led to a significant depression of crop yields and to widespread death of livestock in the past. Drought periods have drastically increased the proportion of food insecure households and lengthened the duration of food insecurity in the area. Since, with climate change, drought periods are predicted to become more frequent in this region in the future, the problem of food insecurity is likely to become even more severe. Ex-ante adaptation strategies are widely practised in Awash River Basin and include the storage of crop residues as fodder for livestock, the rearing of drought tolerant livestock, mixed cropping, the use of short duration crop varieties, and the adoption of soil and water conservation practices. Ex-post coping strategies utilized to manage the consequences of drought include the sale of assets and the reliance on consumption loans and support offered by informal networks. Therefore, suitable policies are urgently needed to strengthen farmers? capacity to adapt to and cope with drought. Training farmers in the production and conservation of livestock fodder as well as in soil and water conservation practices appear to be key policy options relevant in the area. Moreover, improving farmers? access to climate related information, especially drought forecasts, could improve the timely adoption of effective adaptation measures.

Hohe Stickstoff(N)düngung im Maisanbau führt häufig zu einer starken Umweltbelastung. Daraus lässt sich in Bedarf an Maissorten ableiten, die an Böden mit geringerer N-Versorgung angepasst sind. In der vorliegenden Studie sollte ermittelt werden, ob Hybriden mit spezieller Anpassung an Böden mit geringer N-Versorgung eine höhere Ertragssicherheit aufweisen als solche, die auf einem hohen N-Düngungsniveau selektiert worden waren. Es wurde geprüft, inwiefern N-effiziente Hybriden über eine höhere Trockenstresstoleranz verfügen. Zudem stellte sich die Frage, ob Elternlinien unterschiedlicher N-Effizienz zu einem erhöhten Heterosiszuwachs führen. Die Hybriden wurden auf Unterschiede bezüglich der Komponenten der N-Effizienz, insbesondere der N-Aufnahme und N-Verwertungseffizienz, untersucht. Zur Beantwortung dieser Fragestellungen wurden Feldexperimente in insgesamt 14 Umwelten auf jeweils niedrigem (NL) und hohem (NH) N-Niveau durchgeführt. Zur Untersuchung gelangte ein Satz von Hybriden, deren Elternlinien aufgrund überlegener Testkreuzungsleistung auf der NL-Stufe (L-Linien) bzw. NH-Stufe (H-Linien) miteinander kombiniert worden waren. Im Mittel zeigten die L×L-Hybriden im Vergleich zu den H×H-Hybriden auf der NL-Stufe eine signifikante Ertragsüberlegenheit, auf der NH-Stufe war ein entgegengesetzter Effekt zu beobachten. Die erhöhte N-Effizienz einer Hybride war jedoch nicht gleichzeitig mit einer verbesserten Toleranz gegenüber Trockenstress verbunden. Die L×L-Hybriden verfügten tendenziell über eine höhere Ertragssicherheit als die H×H-Hybriden. Auf keiner der beiden N-Stufen konnte ein signifikant erhöhter Heterosiszuwachs für die Merkmale Korntrockenmasse und Korntrockensubstanzgehalt nachgewiesen werden. Hinsichtlich der Komponenten der N-Effizienz konnte auf der NL-Stufe festgestellt werden, dass die Hybriden im Mittel eine geringere N-Aufnahme als auf der NH-Stufe aufwiesen. Unter N-Mangelbedingungen wurde der zur Verfügung stehende Stickstoff jedoch effizien, Increased fertilization with nitrogen (N) in maize production areas often leads to pollution. Maize varieties with improved N-use efficiency under low soil N conditions can therefore contribute to sustainable agriculture. The objectives of this study were to investigate, whether i) hybrids with special adaptation to low soil nitrogen condition show higher yield stability than those which were selected in high nitrogen environments, ii) N-efficient hybrids are more tolerant to drought conditions, iii) combination of parent lines with differences in N-efficiency leads to increased heterosis, and iiii) hybrids show differences concerning components of N-efficiency, in particular N-uptake and N-utilization efficiency. A set of hybrids was generated with parent lines showing superior testcross performance at low or high N-levels, designated L-lines and H-lines, respectively. Field trials were conducted in 14 environments: each trial was grown under high (NH) and low (NL) nitrogen level. Under NL-conditions LxL-hybrids outyielded HxH-hybrids significantly, while at NH the HxH-hybrids showed higher grain yield than LxL hybrids. N-efficient hybrids did not show increased drought tolerance. LxL-hybrids tended to have higher yield stability than HxH-hybrids. Significant increase of heterosis for the traits dry matter yield and dry matter content was not found, neither at NL nor at NH-level. Under NL-conditions N-uptake was reduced, but N-utilization efficiency increased.

Hohe Stickstoff(N)düngung im Maisanbau führt häufig zu einer starken Umweltbelastung. Daraus lässt sich in Bedarf an Maissorten ableiten, die an Böden mit geringerer N-Versorgung angepasst sind. In der vorliegenden Studie sollte ermittelt werden, ob Hybriden mit spezieller Anpassung an Böden mit geringer N-Versorgung eine höhere Ertragssicherheit aufweisen als solche, die auf einem hohen N-Düngungsniveau selektiert worden waren. Es wurde geprüft, inwiefern N-effiziente Hybriden über eine höhere Trockenstresstoleranz verfügen. Zudem stellte sich die Frage, ob Elternlinien unterschiedlicher N-Effizienz zu einem erhöhten Heterosiszuwachs führen. Die Hybriden wurden auf Unterschiede bezüglich der Komponenten der N-Effizienz, insbesondere der N-Aufnahme und N-Verwertungseffizienz, untersucht. Zur Beantwortung dieser Fragestellungen wurden Feldexperimente in insgesamt 14 Umwelten auf jeweils niedrigem (NL) und hohem (NH) N-Niveau durchgeführt. Zur Untersuchung gelangte ein Satz von Hybriden, deren Elternlinien aufgrund überlegener Testkreuzungsleistung auf der NL-Stufe (L-Linien) bzw. NH-Stufe (H-Linien) miteinander kombiniert worden waren. Im Mittel zeigten die L×L-Hybriden im Vergleich zu den H×H-Hybriden auf der NL-Stufe eine signifikante Ertragsüberlegenheit, auf der NH-Stufe war ein entgegengesetzter Effekt zu beobachten. Die erhöhte N-Effizienz einer Hybride war jedoch nicht gleichzeitig mit einer verbesserten Toleranz gegenüber Trockenstress verbunden. Die L×L-Hybriden verfügten tendenziell über eine höhere Ertragssicherheit als die H×H-Hybriden. Auf keiner der beiden N-Stufen konnte ein signifikant erhöhter Heterosiszuwachs für die Merkmale Korntrockenmasse und Korntrockensubstanzgehalt nachgewiesen werden. Hinsichtlich der Komponenten der N-Effizienz konnte auf der NL-Stufe festgestellt werden, dass die Hybriden im Mittel eine geringere N-Aufnahme als auf der NH-Stufe aufwiesen. Unter N-Mangelbedingungen wurde der zur Verfügung stehende Stickstoff jedoch effizien, Increased fertilization with nitrogen (N) in maize production areas often leads to pollution. Maize varieties with improved N-use efficiency under low soil N conditions can therefore contribute to sustainable agriculture. The objectives of this study were to investigate, whether i) hybrids with special adaptation to low soil nitrogen condition show higher yield stability than those which were selected in high nitrogen environments, ii) N-efficient hybrids are more tolerant to drought conditions, iii) combination of parent lines with differences in N-efficiency leads to increased heterosis, and iiii) hybrids show differences concerning components of N-efficiency, in particular N-uptake and N-utilization efficiency. A set of hybrids was generated with parent lines showing superior testcross performance at low or high N-levels, designated L-lines and H-lines, respectively. Field trials were conducted in 14 environments: each trial was grown under high (NH) and low (NL) nitrogen level. Under NL-conditions LxL-hybrids outyielded HxH-hybrids significantly, while at NH the HxH-hybrids showed higher grain yield than LxL hybrids. N-efficient hybrids did not show increased drought tolerance. LxL-hybrids tended to have higher yield stability than HxH-hybrids. Significant increase of heterosis for the traits dry matter yield and dry matter content was not found, neither at NL nor at NH-level. Under NL-conditions N-uptake was reduced, but N-utilization efficiency increased.

Hohe Stickstoff(N)düngung im Maisanbau führt häufig zu einer starken Umweltbelastung. Daraus lässt sich in Bedarf an Maissorten ableiten, die an Böden mit geringerer N-Versorgung angepasst sind. In der vorliegenden Studie sollte ermittelt werden, ob Hybriden mit spezieller Anpassung an Böden mit geringer N-Versorgung eine höhere Ertragssicherheit aufweisen als solche, die auf einem hohen N-Düngungsniveau selektiert worden waren. Es wurde geprüft, inwiefern N-effiziente Hybriden über eine höhere Trockenstresstoleranz verfügen. Zudem stellte sich die Frage, ob Elternlinien unterschiedlicher N-Effizienz zu einem erhöhten Heterosiszuwachs führen. Die Hybriden wurden auf Unterschiede bezüglich der Komponenten der N-Effizienz, insbesondere der N-Aufnahme und N-Verwertungseffizienz, untersucht. Zur Beantwortung dieser Fragestellungen wurden Feldexperimente in insgesamt 14 Umwelten auf jeweils niedrigem (NL) und hohem (NH) N-Niveau durchgeführt. Zur Untersuchung gelangte ein Satz von Hybriden, deren Elternlinien aufgrund überlegener Testkreuzungsleistung auf der NL-Stufe (L-Linien) bzw. NH-Stufe (H-Linien) miteinander kombiniert worden waren. Im Mittel zeigten die L×L-Hybriden im Vergleich zu den H×H-Hybriden auf der NL-Stufe eine signifikante Ertragsüberlegenheit, auf der NH-Stufe war ein entgegengesetzter Effekt zu beobachten. Die erhöhte N-Effizienz einer Hybride war jedoch nicht gleichzeitig mit einer verbesserten Toleranz gegenüber Trockenstress verbunden. Die L×L-Hybriden verfügten tendenziell über eine höhere Ertragssicherheit als die H×H-Hybriden. Auf keiner der beiden N-Stufen konnte ein signifikant erhöhter Heterosiszuwachs für die Merkmale Korntrockenmasse und Korntrockensubstanzgehalt nachgewiesen werden. Hinsichtlich der Komponenten der N-Effizienz konnte auf der NL-Stufe festgestellt werden, dass die Hybriden im Mittel eine geringere N-Aufnahme als auf der NH-Stufe aufwiesen. Unter N-Mangelbedingungen wurde der zur Verfügung stehende Stickstoff jedoch effizien, Increased fertilization with nitrogen (N) in maize production areas often leads to pollution. Maize varieties with improved N-use efficiency under low soil N conditions can therefore contribute to sustainable agriculture. The objectives of this study were to investigate, whether i) hybrids with special adaptation to low soil nitrogen condition show higher yield stability than those which were selected in high nitrogen environments, ii) N-efficient hybrids are more tolerant to drought conditions, iii) combination of parent lines with differences in N-efficiency leads to increased heterosis, and iiii) hybrids show differences concerning components of N-efficiency, in particular N-uptake and N-utilization efficiency. A set of hybrids was generated with parent lines showing superior testcross performance at low or high N-levels, designated L-lines and H-lines, respectively. Field trials were conducted in 14 environments: each trial was grown under high (NH) and low (NL) nitrogen level. Under NL-conditions LxL-hybrids outyielded HxH-hybrids significantly, while at NH the HxH-hybrids showed higher grain yield than LxL hybrids. N-efficient hybrids did not show increased drought tolerance. LxL-hybrids tended to have higher yield stability than HxH-hybrids. Significant increase of heterosis for the traits dry matter yield and dry matter content was not found, neither at NL nor at NH-level. Under NL-conditions N-uptake was reduced, but N-utilization efficiency increased.

663 Millionen Menschen weltweit haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Es wird daher dringend nach neuen Wegen gesucht, den kontinuierlich zunehmenden Bedarf an die Süßwasserressourcen der Erde zu bewältigen, ohne dabei die negativen Auswirkungen auf das Ökosystem zu verstärken. Eine dieser alternativen Wasserquellen ist der Nebel. Das in diesem enthaltene Wasser kann nutzbar gemacht und damit die Süßwasserversorgung nachhaltig gesichert werden. Die Gewinnung von Wasser aus dem Nebel basiert auf einem simplen technologischen Prinzip - dem „Nebelfänger“. In dem Projekt Cloud One wird diese simple und doch effektive Technologie als Mittel eingesetzt, um eine Oase in einem der trockensten Gebiete der Erde entstehen zu lassen - der Atacama Wüste. Obwohl der Niederschlag dort jährlich nur wenige Millimeter erreicht, werden stellenweise 365 Nebeltage pro Jahr verzeichnet. Auf Basis dieses immerwährenden Phänomens wird in einem Berghang eine hybride Struktur aus Nebelfänger und Architektur entwickelt. Diese Struktur steht dem Nebel nicht als massive Form gegenüber, sondern bleibt leicht und veränderlich. Mit der Metapher der Wolke als Vorbild, sammelt das resultierende Konstrukt Trinkwasser und bildet die Grundlage für einen zugehörigen Siedlungsbau. Eng miteinander verwoben bilden Dorf und Struktur eine Einheit. Überschüssiges Wasser wird für landwirtschaftliche Zwecke, Grünzonen und Wiederaufforstung eingesetzt. Nach ihrem Wachstum wirken aufgeforstete Bäume als natürliche Nebelfänger, verbessern Boden und Biodiversität und wirken der drohenden Desertifikation entgegen., Daniel Weirather, BSc, Elias Kröll, BSc, Masterarbeit Universität Innsbruck 2019

663 Millionen Menschen weltweit haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Es wird daher dringend nach neuen Wegen gesucht, den kontinuierlich zunehmenden Bedarf an die Süßwasserressourcen der Erde zu bewältigen, ohne dabei die negativen Auswirkungen auf das Ökosystem zu verstärken. Eine dieser alternativen Wasserquellen ist der Nebel. Das in diesem enthaltene Wasser kann nutzbar gemacht und damit die Süßwasserversorgung nachhaltig gesichert werden. Die Gewinnung von Wasser aus dem Nebel basiert auf einem simplen technologischen Prinzip - dem „Nebelfänger“. In dem Projekt Cloud One wird diese simple und doch effektive Technologie als Mittel eingesetzt, um eine Oase in einem der trockensten Gebiete der Erde entstehen zu lassen - der Atacama Wüste. Obwohl der Niederschlag dort jährlich nur wenige Millimeter erreicht, werden stellenweise 365 Nebeltage pro Jahr verzeichnet. Auf Basis dieses immerwährenden Phänomens wird in einem Berghang eine hybride Struktur aus Nebelfänger und Architektur entwickelt. Diese Struktur steht dem Nebel nicht als massive Form gegenüber, sondern bleibt leicht und veränderlich. Mit der Metapher der Wolke als Vorbild, sammelt das resultierende Konstrukt Trinkwasser und bildet die Grundlage für einen zugehörigen Siedlungsbau. Eng miteinander verwoben bilden Dorf und Struktur eine Einheit. Überschüssiges Wasser wird für landwirtschaftliche Zwecke, Grünzonen und Wiederaufforstung eingesetzt. Nach ihrem Wachstum wirken aufgeforstete Bäume als natürliche Nebelfänger, verbessern Boden und Biodiversität und wirken der drohenden Desertifikation entgegen., Daniel Weirather, BSc, Elias Kröll, BSc, Masterarbeit Universität Innsbruck 2019