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Strategien für widerstandsfähige Reben
im Zeichen des Klimawandels


    Foto: Ursula Brühl, JKI

Die Herausforderungen

Der Klimawandel ist für die Zukunftsfähigkeit des Weinbaus am Oberrhein eine große Herausforderung, denn mit der Erhöhung der Durchschnittstemperatur sind Klimaextreme wie erhöhte UV-Einstrahlung sowie der abrupte Wechsel zwischen Trockenheit und extremen Niederschlagsereignisse verbunden. Die Folgen für den Weinbau sind zusätzlich zu direkten Schädigungen der Trauben auch ein erhöhter Befallsdruck durch Krankheiten der Weinrebe, insbesondere Rebenperonospora (Plasmopara viticola) und Grauschimmelfäule (Botrytis cinerea). Um diesen weinbaulichen Herausforderungen umweltgerecht zu begegnen und dabei den Anteil ökologisch bewirtschafteter Flächen zu erhöhen, ist ein ausgeweiteter Umbau auf resistente, dem Klimawandel angepassten Rebsorten unumgänglich.

Allerdings fehlen für solche Rebsorten, die zu den sogenannten PIWI-Rebsorten zählen, und das vorliegende Zuchtmaterial für innovative Rebsorten mit kombinierten Resistenzen bisher räumlich und zeitlich hochaufgelöste, standortübergreifende Datensätze zur Beerenhautstabilität als Grundlage für eine anhaltende Traubengesundheit auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen, sowie für den Erhalt der Krankheitsresistenz bei den zu erwartenden Witterungsextremen.

Grauschimmelfäule (Botrytis cinerea) Traube mit starker Grauschimmelfäule durch Botrytis cinerea | Foto: Katja Herzog, JKI





Was wir tun

Ziel des Projekts WiVitis ist die Stärkung der grenzüberschreitenden Zusammenarbeit von Wissenschaft und Weinbaupraxis, um die Nachhaltigkeit des Weinbaus zu steigern und den Herausforderungen durch den Klimawandel zu begegnen. Eine mehrjährige und kombinierte Evaluierung von PIWI-Sorten und Zuchtmaterial hinsichtlich verschiedener Traubeneigenschaften ermöglicht die Weiterentwicklung valider Prognosemodelle (z.B. VitiMeteo) für die Traubengesundheit, erleichtert der Weinbaupraxis die Sortenwahl anhand von Standorteigenschaften und steigert auf diese Weise die Einführung neuer Rebsorten in die Praxis.

Eine umfassende Evaluierung von PIWIs und Zuchtlinien aus der Vor- und Hauptprüfung (=nächste PIWI-Generation), die eine multiple Resistenz gegen Mehltaupilze aufweisen, ermöglicht eine Abschätzung der Resilienz von Weinbeeren für Witterungsextreme sowie zur Minderung des Risikos für Rebenperonospora und Trauben-Botrytis. Eine induzierte Temperaturerhöhung an Topfreben soll exemplarisch die Auswirkung einer durch den Klimawandel bedingten Temperaturerhöhung auf die Anfälligkeit gegenüber den Mehltaupilzen und Botrytis zeigen. Mit der Entwicklung molekularer Marker für eine frühzeitige Identifikation von Zuchtmaterial mit hoher Botrytis-Festigkeit soll ein wichtiger Beitrag zur Steigerung der Effizienz in der Rebenzüchtung geleistet werden.






Wem WiVitis nutzt

Die wichtigste Zielgruppe der im Rahmen des Projekts umgesetzten Maßnahmen sind agierende Personen aus der Weinbaupraxis. Dabei handelt es sich in erster Linie um die verantwortliche Leitung von Weinbaubetrieben und Winzergenossenschaften, die über die Auswahl von Sorten für Neuanpflanzungen entscheiden. Darüber hinaus richtet sich das Projekt direkt an die Organe der Weinwirtschaft, welche die Verfügbarkeit sowie den Anbau von Sorten steuern. Hierzu gehören Rebschulen, Personen der offiziellen Weinbauberatung sowie Entscheidungsträger in den Weinbauverwaltungen, weinbaupolitischen Institutionen und regionalen sowie nationalen Weinbauverbänden.

Der Wissenstranfer in die nächste Generation wird über die Einbeziehung der Lehrenden an Berufs-, Fach- und Hochschulen erreicht. Die Zielgruppe konsumierender Personen und die Bevölkerung am Oberrhein sollen durch aktuelle Informationen und Forschrittsberichte auf der Website, Kurzportraits sowie Veranstaltungen direkt über das Potenzial von PIWIs als eine der wichtigsten Möglichkeiten zur Steigerung der Nachhaltigkeit im Weinbau erreicht werden. Somit tragen wir zur weiteren Stärkung der Relevanz und des Images von PIWIs bei und bauen Hürden durch Wissens- und Erfahrungsbündelung ab. WiVitis ist ein Beitrag zur Steigerung der Nachhaltigkeit im Weinbau und der Anpassung an den Klimawandel.

Weinberge in der Südpfalz Foto: Xiaorong Zheng, JKI





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Partner

Logo Julius Kühn-Institut (JKI)
Julius Kühn-Institut Siebeldingen (JKI)
Institut für Rebenzüchtung


https://www.julius-kuehn.de


Katja Herzog
katja.herzog@julius-kuehn.de
+49 6345 41 124


Wissenschaftliches Portrait
Das Institut für Rebenzüchtung Geilweilerhof ist eines von 18 Forschungsinstituten des Julius Kühn-Instituts (JKI) und damit Teil der Ressortforschung im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Neben der politischen Beratung der Bundesregierung sowie dem Erhalt und der Erschließung rebengenetischer Ressourcen, ist die Rebenzüchtung die dritte Kernaufgabe. Die Aufgaben und Forschung des Instituts sind dabei ausgerichtet auf die Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen für die züchterische Verbesserung der Rebe, um einen vielfältigen, leistungsfähigen sowie umwelt- und verbraucherfreundlichen Anbau vor dem Hintergrund des Klimawandels und der Ressourcenschonung zu gewährleisten. Das Institut ist bis heute maßgeblich an der Erschließung neuer Resistenzquellen beteiligt und hat im Rahmen der Züchtungsforschung eine Vielzahl innovativer Methoden zur Erhöhung der Effektivität und Effizienz im Züchtungsprozess entwickelt. Dazu gehören z.B. digitale Hochdurchsatzverfahren der Merkmalserfassung und die Kombination (Pyramidisierung) verschiedener Resistenzen gegenüber Echtem und Falschem Mehltau mittels molekularer Marker. Neben der Züchtung befasst sich das Institut zunehmend mit Fragen zum Einfluss des Klimawandels.

Beitrag zum Projekt
Das JKI übernimmt die Projektkoordination und stellt Versuchsflächen zur Verfügung, die mit Zuchtmaterial, Kartierungspopulationen und genetischen Ressourcen bepflanzt sind. Die umfassende Datengrundlage soll u.a. mit den am Institut entwickelten und etablierten sensorgestützten, automatisierten Verfahren der Hochdurchsatz-Phänotypisierung erfolgen. Dabei werden z.B. Methoden für Trauben- und Beerenparameter sowie für eine automatisierte Aufnahme und Auswertung von Infektionstests an Blattscheiben- und Beeren gegenüber Rebenperonospora und Botrytis eingesetzt.

Neben den Forschungsgebieten der Digitalisierung, Züchtung und Resistenzforschung verfügt das JKI in Siebeldingen über sehr gut ausgestattete Laborräume und langjährige Expertise im Bereich molekulargenetischer Analysen sowie der Markerentwicklung für die Züchtung. Die enge Vernetzung in die Weinbaupraxis wird in WiVitis weiter ausgebaut und steht zur Verbreitung der aufgearbeiteten Projektergebnisse zur Verfügung. Die Bündelung aller Projektergebnisse erfolgt am JKI.






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Dienstleistungzentrum Ländlicher Raum Rheinpfalz (DLR RP)
Institut für Phytomedizin, Fachgebiet Mykologie und Bakteriologie


https://www.dlr.rlp.de/...


Ruth Walter
Ruth.walter@dlr.rlp.de
+41 6321 671-277


Wissenschaftliches Portrait
Das DLR Rheinpfalz, zurzeit im Geschäftsbereich des Ministeriums für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau, nimmt Aufgaben der landwirtschaftlichen, weinbaulichen und gartenbaulichen Beratung, der Erwachsenenbildung und des Versuchswesens, der angewandten Forschung in Weinbau, Oenologie und Phytomedizin sowie in der Landentwicklung und Ländlichen Bodenordnung wahr. Mit einer Berufsbildenden Schule, einer Fachschule für Wein- und Gartenbau sowie einer Anbindung an vier rheinland-pfälzischen Fachhochschulen über den Weincampus Neustadt mit seinen vier Studiengängen erfolgt eine praxisbezogene Ausbildung in Lehre, Versuchswesen, Forschung und Beratung. Grundlegende Bestandteile der Forschungsaktivitäten am Institut für Phytomedizin sind u. a. die Diagnose von Krankheitserregern, Untersuchungen zur allgemeinen Biologie der Schaderreger und zur Physiologie der Weinrebe, die Erforschung der Abwehrreaktionen der Weinrebe sowie die Entwicklung alternativer Bekämpfungsmethoden.

Beitrag zum Projekt
Am Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum (DLR) Rheinpfalz werden Untersuchungen zur Epidemiologie der Rebenperonospora (Plasmopara viticola), des Echten Rebenmehltaus (Erysiphe necator) und der Graufäule (Botrytis cinerea) an Blättern, Gescheinen und Trauben von im Konsortium abgestimmten Sorten durchgeführt.

In Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium werden resiliente PIWIs im Vergleich zu anfälligen traditionellen Rebsorten geprüft. Die Untersuchungen finden im Labor, Gewächshaus und Freiland statt.








Logo Forschungsinstitut für<br>biologischen Landbau (FiBL)
Forschungsinstitut für
biologischen Landbau (FiBL)

Departement Nutzpflanzenwissenschaften


https://www.fibl.org




Wissenschaftliches Portrait
Das Forschungsinstitut für biologischen Landbau (FiBL) bringt sowohl Knowhow in Forschung, Beratung und Praxis im Bereich ökologischer Produktion, PIWI-Sorten als auch im Bereich Pflanzenschutz und Mikrobiologie mit. Versuche für die Entwicklung von Pflanzenschutzstrategien werden unter GEP-Bedingungen durchgeführt. Das Weinbauteam arbeitet an der Weiterentwicklung bestehenden Anbausysteme im ökologischen Weinbau, um die Produktionsbedingungen zu verbessern und die Nachhaltigkeit zu fördern. Das FiBL ist sehr gut vernetzt mit der Weinbranche insbesondere mit den Bio-Betrieben der Schweiz und kann hier eine gute Kollaboration mit der Praxis gewährleisten und arbeitet mit Partnern und Institutionen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Wichtig ist dabei sowohl der nationale als auch der internationale Austausch. Dazu besteht eine enge Vernetzung mit PIWI International und PIWI-CH sowie gute Verbindungen zu Züchtern, insbesondere zu Valentin Blattner.

Beitrag zum Projekt
Das FiBL erhebt Daten zur Anfälligkeit von PIWI-Sorten gegenüber Botrytis und Rebenperonospora in Abhängigkeit von Traubenentwicklungsstadium und Oberflächenbeschaffenheiten der Gescheine und Trauben. In Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium werden Trauben resilienter PIWIs im Vergleich zu anfälligen traditionellen Rebsorten geprüft.

Plasmopara viticola wird dabei von Beginn der Gescheinsentwicklung bis zur erntereifen Traube in regelmäßigen Abständen untersucht. Einerseits durch natürliche Infektionen unter Feldbedingungen an diversen Standorten andererseits durch Innokulationen, sowie die Anfälligkeit für Infektionen anhand der Sporulationsstärke beurteilt wird. Untersuchungen mit Botrytis werden ebenfalls vom Stadium der Gescheinsentwicklung bis zur erntereifen Traube durchgeführt. Hierzu werden Gescheine/Trauben in den Rebflächen zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit Botrytis inokuliert und der Befall bis zum Herbst bonitiert. Flächen und Sorten resp. Sortenkandidaten verschiedener Züchter für die Beprobung bzw. Beerenproben zur Verfügung stellen. Die Projektergebnisse werden entsprechend der Evaluierungsmatrix aufgearbeitet. FIBL übernimmt die Verbreitung der Projektergebnisse auf der Schweizer Seite und arbeitet bei der Erstellung von erweiterten Sortenbeschreibungen für die Weinbaupraxis mit.






Logo INRAE Grand Est - Colmar
INRAE Grand Est - Colmar
Santé de la Vigne et de la Qualité du Vin


https://svqv.colmar.hub.inrae.fr/


Philippe Hugueney
philippe.hugueney@inrae.fr
+33 3 89 22 49 74


Wissenschaftliches Portrait
Der Partner INRAE-Colmar ist das wichtigste Institut für die Züchtung neuer resistenter Rebsorten (PIWIs) in Frankreich und verfügt über international anerkannte Erfahrung in den Bereichen Genetik und Pflanzenzüchtung, erforscht die Interaktionen von Reben mit pathogenen Organismen und untersucht die Auswirkungen des Klimawandels auf den Weinbau. Der Partner verfügt über die gesamte Infrastruktur, die für den Anbau von Reben im Gewächshaus und im Weinberg bis hin zur Analyse des Stoffwechsels der Reben erforderlich ist. In den vergangenen Jahren konnten neun PIWI-Sorten neu entwickelt werden, die sowohl gegen Falschen und Echten Mehltau multiresistent sind und qualitativ hochwertige Weine hervorbringen. Die enge und langjährige Zusammenarbeit mit der Weinbranche gewährleistet eine optimale Verwertung der Projektergebnisse.

Beitrag zum Projekt
INRAE-Colmar wird eine Auswahl an Sorten bereitstellen, die für das Projekt von Interesse sind und an der Evaluierung für Krankheitsresistenz sowie an der Entwicklung einer Plattform für die Simulation der globalen Erwärmung beteiligt sein, um die Reaktion der Trauben auf hohe Temperaturen zu untersuchen. Diese Plattform wird die vergleichende Untersuchung von PIWIs und Züchtungslinien der Projektpartner ermöglichen.

INRAE-Colmar wird metabolomische Analysen mittels Massenspektrometrie zur Charakterisierung der Traubenzusammensetzung durchführen. Darüber hinaus wird INRAE-Colmar an der Implementierung der Projektergebnisse in die Sortenzüchtungsprogramme, an der Erstellung von französischsprachigem Informationsmaterial für die Weinbaupraxis und an der Verbreitung der Projektergebnisse in der französischen Weinbauregion mitwirken.






Staatliches Weinbauinstitut Freiburg (WBI)
Staatliches Weinbauinstitut Freiburg (WBI)
Abteilung Biologie, Referat Phytopathologie und Diagnostik


https://wbi.landwirtschaft-bw.de


René Fuchs
rene.fuchs@wbi.bwl.de
+49 761 40165-1101


Wissenschaftliches Portrait
Das Staatliche Weinbauinstitut Freiburg (WBI) ist eine Forschungs- und Versuchseinrichtung des Landes Baden-Württemberg. Die Aufgaben des Instituts sind die angewandte Forschung sowie die praxisbezogene Versuchstätigkeit in den Bereichen Pflanzenschutz, Resistenz- und Klonzüchtung, Weinbau und Oenologie. Schwerpunkt sind Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zum ökologischen und nachhaltigen Weinbau. Das WBI ist durch Kooperationen mit nationalen und internationalen Universitäten und Forschungseinrichtungen auf den Gebieten Phytopathologie, Resistenz der Weinrebe und Züchtung von PIWI-Sorten vernetzt. Dabei wird vor allem über die Rebenperonospora, deren Infektionsmechanismen und Epidemiologie sowie deren Interaktion mit der Wirtspflanze gearbeitet. Aus der laufenden Kreuzungsarbeit mit Pilzwiderstandsfähigen Rebsorten stehen ausreichend Zuchtstämme mit erfolgversprechenden Merkmalen zur Verfügung. Die Moste der Produkte aus der Züchtung werden in der Versuchskellerei am Institut ausgebaut und analysiert. Durch die Entwickelung neuer Verfahren und Weinstilistiken im Sektor Oenologie soll damit die Etablierung neuer PIWI-Sorten vorangetrieben werden.

Beitrag zum Projekt
Zum Thema des vorliegenden Projekts sind Kenntnisse und Erfahrungen, vor allem zu den Infektionsmechanismen und der Epidemiologie der Rebenperonospora und von Botrytis entscheidend. In Zusammenarbeit mit dem Nano Imaging Lab Basel wurden in den letzten Jahren eingehende Untersuchungen zur Beerenstabilität und Nanostruktur der Beerenoberfläche durchgeführt, woraus wichtige Erkenntnisse für die Resistenz bzw. Resilienz der Beeren abgeleitet wurden.

Auf der Basis der wissenschaftlichen und praktischen Erfahrung mit diesen Sorten stehen nun neue Zuchtlinien mit verbesserten Eigenschaften und Elternsorten für die weitere Kreuzungszüchtung zur Verfügung. Für die Freilandstudien und Evaluierungen stehen Flächen zur Verfügung und für den Wissenstransfer in die Praxis und Öffentlichkeitsarbeit liegt Erfahrung vor und bestehen Kontakte zu den Vertretern der verschiedenen Medien. Das WBI steht in regem Austausch mit den Repräsentanten der Weinindustrie und der staatlichen Weinbauberatung.






Logo Swiss Nanoscience Institute
Swiss Nanoscience Institute
Nano Imaging Lab (NI-Lab)


https://nanoscience.unibas.ch/...


Marcus Wyss
Marcus.wyss@unibas.ch
+41 (0)61 207 65 26


Wissenschaftliches Portrait
Das Nano Imaging Lab (NI-Lab) ist Teil des Swiss Nanoscience Institute (SNI) an der Universität Basel. Das SNI ist ein Exzellenzzentrum für Nanowissenschaften und Nanotechnologie. Es wurde 2006 vom Kanton Aargau und der Universität Basel gegründet, um Forschung, Ausbildung und Technologietransfer in den Nanowissenschaften und der Nanotechnologie zu fördern. Mit Hilfe der vielseitigen Laborausstattung können sowohl Oberflächen präzise abgebildet und analysiert, als auch innere Strukturen bis zur atomaren Auflösung dargestellt werden. NI-Lab ist mit verschiedenen Rasterelektronenmikroskopen (SEM), Transmissionselektronenmikroskopen (TEM) und Rasterkraftmikroskopen (AFM) ausgestattet. Daneben verfügt das NI-Lab über fokussierte Ionenstrahl-Technologie, konfokale Mikroskope und verschiedene spektroskopische Analysemöglichkeiten. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, wasserhaltige Proben ohne Trocknungsartefakte mittels Schockfrieren im Kryo-REM abzubilden. Die Ergebnisse zu den Analysen werden am WBI gebündelt und in die Evaluierungsmatrix eingepflegt.

Beitrag zum Projekt
Mit Hilfe der am Nano Imaging Lab (NI Lab) vorhandenen Expertise und Ausstattung können Nanostrukturen der Beerenoberfläche mit einer außerordentlichen Präzision und Aussagekraft dargestellt und analysiert werden. Gerade zur Charakterisierung von Oberflächen, auch bei Pflanzen, bringt das NI Lab seine langjährige Expertise im Bereich Kryo-Rasterelektronenmikroskopie (Kryo-REM) ein.

Da die Oberflächenwachse der Weinrebe sehr empfindlich sind, kommt für die Analyse der Beerenoberfläche ausschließlich das Kryo-REM in Frage. Es garantiert eine hohe zerstörungsfreie Darstellung der Nanostruktur. Mit Hilfe der erhaltenen Daten können Forschende die Oberflächeneigenschaften der Beeren charakterisieren und geeignete Kandidaten mit stabiler Beerenhaut für die weiteren Untersuchungen auswählen.









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