Forschung

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.

Das Projekt VineLresp (Stressantwort induziert durch Eisenmangel auf Böden mit hohem Kalkgehalt bei Rebenunterlagen) untersucht die biochemische Antwort von Rebenunterlagen auf Eisenmangel bei hohen Karbonatgehalten im Boden. Eisenmangelchlorose durch hohe Karbonatgehalte ist ein großes Problem in der Landwirtschaft und im Weinbau. Aktuell verwendete Rebenunterlagen haben ein unterschiedliches Niveau sich an diese Bedingungen anzupassen, die zugrunde liegenden Mechanismen sind bislang bei der Weinrebe nicht im Detail erforscht. Das Wissen über die Eisenaufnahmemechanismen in Modellpflanzen wie Arabidopsis thaliana hat sich in den letzen Jahren deutlich weiter entwickelt. Das Projekt VineLresp möchte die Wissenlücke zwischen der Weinrebe und A.thalian schließen und den Einfluss der Wurzelexudcation, der Suberinschicht in den Wurzeln und Stressmechanismen in der Pflanze auf lokaler, wie auch auf systemischer Ebene untersuchen. Wir gehen davon aus, dass sich Rebenunterlagen sowohl in ihrer Quantität wie auch Qualität der Wurzelexudate unterscheiden und komplexere Moleküle beteiligt sich als bisher bekannt. Der Faktor der Suberinschicht in den Wurzel wurde bislang bei Weinreben nicht untersucht, wir gehen aber davon aus, das dieser die Nährstoffaufnahme deutlich beeinflusse kann. Die Physiologie von Rebenunterlagen im Bezug auf Nährstoffaufnahmemechanismen ist wenig untersucht, bietet aber die Möglichkeit die Effizienz und Nachhaltigkeit im Bezug auf deren Einsatz in Weingärten zu stärken. Unser Ansatz kombiniert aktuelle biochemische und molekularbiologische Methoden mit klassischer Pflanzenphysiologie. Wir betreten damit im Bereich der Unterlagenphysiolgie Neuland.

Im Projekt “Traubenwelke – eine ungelöste physiologische Störung der Weinrebe” wird speziell die Phase der Induktion der Traubenwelke untersucht. Die Traubenwelke ist eine Reifestörung, die zu hohen wirtschaftlichen Verlusten führen kann, und speziell in Österreich ist die Rebsorte Zweigelt besonders betroffen. Zu Beginn der Reife, oder kurz danach, wird die Traubenwelke induziert und führt zu Weinbeeren mit geringem Zuckergehalt, hohen Säuregehalten, geringerer Färbung der Beerenhaut und der Bildung von Fehlaromen. Die Auslöser und die Prozesse in der Pflanze die zur Symptomausprägung führen sind nach wie vor unklar. Im aktuellen Projekt folgen wir der Hypothese, dass die Traubenwelke durch die Folge eines reduzierten Transportes von Assimilaten zu den Weinbeeren bedingt wird. Basierend auf dem aktuellen Wissen werden wir uns im aktuellen Projekt auf die Morphologie des vaskulären Systems und der bewussten Induktion von Traubenwelke Symptomen in der in vitro Kultur fokussieren. Eine Kombination aus mikroskopischen Techniken und molekular biologischen Methoden wird angewendet. Diese frühe Phase der Induktion der Traubenwelke wurde bislang nicht untersucht. Wir erwarten von den Ergebnissen entscheidende Hinweise auf mögliche Auslöser der Traubenwelke.