Forschung

Hitzewellen sind in den letzten Jahren in vielen österreichischen Weinregionen häufig aufgetreten. Solche Ereignisse treten meist während trockener Sommerperioden auf und führen zu einer kombinierten Wirkung von Trockenheit und Hitzestress auf die Weinreben. Dennoch gibt es nur sehr wenige Studien, die sich systematisch mit der Kombination der beiden Faktoren befassen. Darüber hinaus stammt das meiste Wissen zu diesem Thema aus trockenen oder halbtrockenen Regionen, während die Reaktion auf solche Ereignisse in kontinentalen Klimazonen, wie in den österreichischen Weinregionen, fehlt. Daher zielt dieses dreijährige Projekt darauf ab, die kombinierten Auswirkungen der beiden Stressoren (Hitze und Trockenheit) auf die physiologische Reaktion der Rebe und ihre Folgen für den Stoffwechsel und die Zusammensetzung der Beeren zu untersuchen, mit besonderem Augenmerk auf Schlüsselmetaboliten, die die Weinqualität bestimmen, wie Flavonoide und Aromastoffe. Für die Studie werden Riesling und Blaufränkisch, zwei in Österreich weit verbreitete Weintrauben, die besonders reich an Aromastoffen wie Norisoprenoiden sind, herangezogen. Die Versuche werden unter halbkontrollierten Bedingungen durchgeführt, wobei 2-jährige Topfreben vor Regen geschützt werden, um die Wasserverfügbarkeit vollständig zu kontrollieren. Andererseits werden Hitzewellen mit Hilfe von Infrarotlampen auf dem Blätterdach künstlich herbeigeführt. Parameter wie die photosynthetische Effizienz und der Wasserverbrauch sowie wichtige Metaboliten werden in der Pflanze und den Beeren untersucht, um die physiologische Anpassung zu charakterisieren. Die beteiligten Partner BOKU-IWOB, Wein&Obst Klosterneuburg RTD und HBLA Klosterneuburg sind führende Forschungseinrichtungen im Bereich Weinbau und Önologie und verfügen über die notwendige Expertise, um die Projektziele zu erreichen. Die BOKU-IWOB ist insbesondere für die Feldversuche und die rebenphysiologischen Studien verantwortlich, während die analytischen Möglichkeiten des Instituts in Klosterneuburg die detaillierte Analyse der Sekundärmetaboliten in den Traubenbeeren ermöglichen werden.

Allein im Jahr 2017 entstand im österreichischen Wein- und Obstbau ein Spätfrostschaden von 70 Mio. €. Dieser volkswirtschaftliche Schaden ergab sich einerseits für die Betriebe, aber durch die 50%-ige Frostförderung der öffentlichen Hand auch für den Steuerzahler. Die in Folge des Klimawandels zunehmend milden Winter und warmen Frühjahre führen bei Wein-und Obstkulturen zu einer Verfrühung der Phänologie, nämlich einem früheren Austrieb und einer deutlich früheren Blüte. Bei Reben erfolgt der Austrieb aktuell durchschnittlich 5-8 Tage früher, die Blüte um 11-14 Tage früher als im langjährigen Mittel. In den Austriebs- bzw. Blütephasen sind die Kulturen sehr temperaturempfindlich. Diese Verfrühung der Phänologie führte infolge von Kaltlufteinbrüchen im April und Mai in den Jahren 2016 und 2017 zu großen Spätfrostschäden. Vorgenommene Frostbekämpfungsmaßnahmen wie Räucherung, Helikoptereinsatz, Paraffinkerzen u.a., wurden nach Gegebenheiten nicht wissenschaftsbasierend vorgenommen, weshalb trotz teurer und aufwendiger Bekämpfungsmaßnahmen große Schäden auftraten. Ein großes Problem war die exakte Temperaturmessung und die regional (auch topographisch) unterschiedliche Wetterprognose. Klimavorhersagen prognostizieren eine starke Zunahme von Spätfrostschäden, sodass regional-spezifische Anpassungs- und Handlungsalternativen von entscheidender Bedeutung für de zukünftigen Wein- und Obstbau in Österreich sind. Das gegenständliche Projekt verfolgt daher die folgenden drei Ziele: 1. Im Rahmen des gegenständlichen Projekts sollen in NÖ und der Steiermark Methoden erarbeitet werden, um die Ertragsausfälle bei Frostereignissen möglichst gering zu halten. 2. Die Abschätzung des Spätfrost-Risikos soll auf Basis der Großwetterdaten in Kombination mit Kleinwetterdaten an drei niederösterreichischen und zwei steirischen Standorten 3. Die Daten der digitalen Klimaerhebung und der erstellten Prognosen sollen kostenlos und offen mit der Open Data Lizenz „Attribution License, ODC-By“ zur Verfügung gestellt werden.

Das Projekt "Erforschung der metabolischen Plastizität von Weinreben unter Trockenheit" (PlasticGrape) zielt darauf ab, die interaktiven Auswirkungen von Trockenstress und anderen klimatischen Variablen (wie Licht und Temperatur) auf die Pflanzenphysiologie und den Fruchtstoffwechsel zu untersuchen Rolle bei der metabolischen Reprogrammierung von Pflanzen unter Wasserstress. Die Weinrebe gilt als widerstandsfähige und trockenheitsresistente Art, da sie weltweit in einem breiten Spektrum an Klimazonen angebaut wird. Nichtsdestotrotz bedroht der Klimawandel die Nachhaltigkeit des Weinbaus mit erhöhten Stresstereignissen, einschließlich Trockenheit und globaler Erwärmung, die den Ertrag, die Traubenzusammensetzung, die Weinqualität und die Gesundheit der Reben negativ beeinflussen. Insbesondere spielt das Klima eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung des Wasserstressgrads einer Pflanze und damit der durch Dürreereignisse hervorgerufenen Veränderungen der Metabolisierung des Weinstocks. Bis heute liegen nur wenige Informationen über die Wechselwirkung zwischen Wasserverfügbarkeit und anderen wetterspezifischen Parametern wie Licht und Temperatur vor. Ein Großteil der Forschung zu diesem Thema wurde in Gewächshäusern oder Zuchtkammern durchgeführt, auf kleinen Pflanzen in kleinen Töpfen; außerdem waren die analysierten Zusammensetzungsparameter sehr wenige. Unser Projekt ist ambitioniert, da es den Metabolismus der Reben als Reaktion auf die Wechselwirkung von Wasserverfügbarkeit und klimatischen Parametern umfassend charakterisieren soll. Darüber hinaus wird ein einzigartiges experimentelles Design durchgeführt, das zuvor für keine andere Kultur umgesetzt wurde. Eine Gruppe von 160 Rebsorten (Sorte Pinot Noir), die in einer einzigen Umgebung gepflanzt und entwickelt wurden, wird an zwei verschiedenen Orten mit unterschiedlichen Klimazonen aufgeteilt (Tulln, Österreich und Vipava, Slowenien, jeweils kühles und warmes Klima). An beiden Standorten werden gespiegelte Wasserdefizitbehandlungen mit dem Ziel durchgeführt, die interaktiven Auswirkungen von Wasserstress und Klima auf die Pflanzenphysiologie und das Metabolom zu untersuchen. Ergänzende Experimente werden auch unter Gewächshausbedingungen durchgeführt. Die Metabolitenprofile von Blättern und Beeren ermöglichen eine umfassende Charakterisierung der Veränderungen des Primär- und Sekundärstoffwechsels. Daher liegt die Neuheit dieses Projekts in der Forschungsfrage, die darauf abzielt, die interaktiven und additiven Effekte von Wasserdefizit und -klima zu verstehen, die bisher nur unzureichend behandelt wurden. Ein weiterer neuartiger Aspekt dieses Vorschlags ist ein einzigartiger experimenteller Entwurf, der niemals an anderen Kulturpflanzen durchgeführt wurde, die mit den neuesten analytischen Methoden der Metabolomik gekoppelt sind. Der gleiche analytische Ansatz wird auch in Gewächshausexperimenten mit der Möglichkeit zur vollständigen Kontrolle von Umweltvariablen unter Berücksichtigung von Feldversuchen berücksichtigt. Umfassende Analysen des Metaboloms von Weinreben werden dazu beitragen, Veränderungen im Blatt- und Beerenstoffwechsel als Adoptionsreaktion auf Dürre und spezifische klimatische Bedingungen aufzuklären.