Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbundprojekt: TeraPlant: Terahertzwellen-Sensoren - innovative Werkzeuge für die moderne Pflanzenzüchtung - Teilprojekt 2 |
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| Titel (englisch): | Collaborative project: TeraPlant: Sensors for terahertz waves - an innovative tool for modern plant breeding. Subproject 2 |
| Beschreibung (dt.): | Das Forschungsprojekt hat das Ziel, einen innovativen Dauerstrich THz-Sensor zu entwickeln, mit dem nicht nur die Wassermenge im Blatt sondern auch gleichzeitig die Blattdicke bestimmt werden kann. Damit wird es erstmals möglich, die tatsächliche Wasserkonzentration eines Blattes zerstörungsfrei zu bestimmen. Dieser Parameter repräsentiert einen verlässlichen Marker, auf dessen Basis Pflanzen selektiert werden können, die ausgeprägte Toleranz gegen Austrocknung aufweisen. Damit schafft das Projekt die Voraussetzungen, die innovative THz-Technologie in der modernen Pflanzenzüchtung zu etablieren und das Potential dieser neuen Technik fürverschiedene züchterischen Aufgaben zu nutzen. Im Projektmonat 24 wird der Demonstrator an das IfP übergeben. In den darauf folgenden Monatenf wird das System in Feldversuchen eingesetzt. Von den Projektpartnern PUM und TEM wird das THz-Sensorsystem aufgebaut. Dazu gehört neben einer Entwicklung der Subkomponenten (wie THz-Antennen und Lasersystem) auch die Implementierung der neuartigen Phasenschieber-Technik und deren Evaluierung. Ferner sind eine Bediensoftware und Auswertealgorithmen zuerstellen, um eine direkte Interpretation der Messrohdaten zu ermöglichen. Parallel hierzu werden am IfP mit dem vorhandenen Messystem Charaterisierungsstudien an verschiedenen Pflanzenarten durchgeführt, um THz-Parameterzu gewinnen. Darüber hinaus wird das generelle Trocknungsverhalten unterschiedliche Pflanzenarten untersucht. |
| Beschreibung (engl.): | The proposed project will contribute seriously to an increased application of terahertz (THz)-technology in modern plant breeding. On the basis of the THz-sensor intended to be developed, not only the amount of water in the leaves but also leaf thickness will be determined. Accordingly, for the first time it will become possible to estimate non-destructively the actual and real leaf water concentration. It is exclusively the leaf water concentration – and not the amount of water – which represents a reliable marker to select crop plants, which are tolerant against desiccation, and thus against the impacts of global changes. In this context the correlation of leaf water concentration, drought stress and the breeding parameters yield and reproduction rate are of special relevance.At the Institute for Plant Biology plant physiological studies will be performed in order to verify the coherences between leaf thickness and leaf water concentration as well as the stress status of the leaves. The focus of the work is related to comparative analyses of THz- absorbance, of morphometrical analyses (leaf thickness, water content, etc.), of stress markers, and of breeding parameters. The required studies will be performed at controlled laboratory conditions in green houses as well as under field conditions in order to document the suitability of the new detector. |
| Ergebnis (dt.): | Für alle Pflanzen ist eine ausreichende Wasserversorgung essentiell. Wassermangel führt zu Trockenstress und massiven Wachstumseinbußen. Für die Selektion trockenheits-resistenter Nutzpflanzen sind bisher aufwendige und zeitintensive Untersuchungen des Wassergehalts und der resultierenden Trockenstress-Reaktionen erforderlich, und zudem würde das Pflanzenmaterial dabei zerstört. Die Autoren entwickelten ein auch im Feld einsetzbares Gerät, das mit Terahertz-Wellen den Wassergehalt von Pflanzenteilen erstmals unmittelbar und zerstörungsfrei in-vivo bestimmen kann. Für die Erprobung der Praxistauglichkeit wurden am Institut für Pflanzenbiologie der TU Braunschweig Versuche an unterschiedlichen Pflanzenarten (Mais (Z. mais), Kaffee (C. arabica), Tabak (N. tabacum), Kapuzienerkresse (T. majus), Salbei (S. officinalis), Efeu (H. helix) und Tomatenpflanzen (S. lycopersicum) durchgeführt. Im Ergebnis konnte ein Zusammenhang zwischen der frequenzabhängigen THz-Phasenverschiebung (Dispersion) und dem relativen Blattwassergehalt gezeigt werden. |
| Ergebnis (engl.): | For any plant a sufficient supply with water is essential. A lack of water leads to drought stress and heavy loss of growth. Up to date, the selection of drought resistant crop plants required a cumbersome analysis of the water content and the resulting drought stress reactions. Moreover, the living plants had to be destroyed for the measurements. The authors developed a unique device for use in the field, that determines the water content of living plant leaves immediately and nondestructively. For a test of the applicability, experiments were carried out at the Institute of Plant Biology of the Technical University of Braunschweig on several species (mais (Z. mais), coffee (C. arabica), tobacco (N. tabacum), nasturtium (T. majus), sage (S. officinalis), ivy (H. helix) und tomatoe plant (S. lycopersicum). The results show a coherency between the THz phase shift (dispersion) and the relative water content of the leaf. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.02.2011 / Ende: 31.01.2014 |
| Ausf. Einrichtung: | Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig - Fakultät 2 - Lebenswissenschaften - Institut für Pflanzenbiologie - Arbeitsbereich Angewandte Pflanzenbiologie, Braunschweig |
| Themenfelder: | Pflanzenzüchtung, plant breeding |
| Förderprogramme: | Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft |
| Schlagworte: | Bewässerung, irrigation, Klimaanpassung, climate change adaptation |
| Förderkennzeichen: | 2814501410 |
| Dokument zum Download: | Kein Dokument vorhanden! |
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