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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-07-01 - 2022-06-30

Europäische Fichtenwälder, insbesondere im alpinen Raum, erfüllen unverzichtbare Aufgaben für die Gesellschaft, wie Bodenschutz, Trinkwasserschutz und Schutz vor Naturgefahren. In den letzten Jahrzehnten waren Sturmwurf, aber auch extreme Wetterbedingungen wie Hitze und Trockenheit immer wieder Auslöser von Borkenkäfer-Massenvermehrungen. Um großflächige Waldschäden in Zukunft besser vorhersagen zu können ist es notwendig zu verstehen, wie Trockenstress der Wirtsbaumart Fichte ihre Befalls-Gefährdung durch Buchdrucker (Ips typographus) beeinflusst. Das Projekt setzt sich zum Ziel, die Auswirkungen des Wasserentzugs auf die Baumphysiologie, die Attraktivität für Borkenkäfer und die Abwehrbereitschaft der Bäume aufzuklären. Dazu werden in einem Mittelgebirgs-Fichtenbestand, bodennahe Dächer errichtet, die verhindern, dass Niederschlagswasser zum Waldboden gelangt. Bei Trockenstress versuchen Fichten, übermäßigen Wasserverlust zu verhindern indem sie ihre Spaltöffnungen schließen, damit wird aber auch die Photosynthese-Aktivität eingeschränkt. Bei anhaltender Frühjahrs- und Sommertrockenheit stehen deshalb weniger Assimilate für Wachstum und Abwehr von Schadorganismen zur Verfügung. Geschwächte Bäume weisen geringeren Harzfluss und eingeschränkte Abwehr von pathogenen Pilzen auf. Borkenkäfer werden von flüchtigen Substanzen, die von der Baumrinde abgegeben wird, angelockt, andererseits können Rindeninhaltsstoffe abweisend oder sogar toxisch auf Schadorganismen wirken. Trockenstress kann zu einer veränderten Zusammensetzung und Konzentration dieser Inhaltsstoffe führen und damit Bäume anfälliger für Borkenkäferbefall machen. Das Experiment umfasst 12 abgedeckte Fichten und 12 Kontrollbäume die nicht künstlich trockengestresst werden. Klimatische und baumphysiologische Daten, wie beispielsweise Temperatur und Niederschlag bzw. Zweigwasserpotentiale, werden laufend gemessen. Um die Konzentration und Zusammensetzung von Rindeninhaltsstoffen und flüchtigen Substanzen zu ermitteln, werden wiederholt Rinden- und Luftproben genommen. Die Baum-Abwehrbereitschaft wird auf Basis von Harzfluss-Messungen und der Reaktion auf die Infektion mit Bläuepilzen eingeschätzt. Um zu beobachten, ob sich Borkenkäfer an den Versuchsbäumen einbohren wollen, kommen „Befallsboxen“ zum Einsatz, die eine kontrollierte Konfrontation von Fichte und Borkenkäfern ermöglichen. Unter Laborbedingungen wird außerdem die Reaktion von Borkenkäfern auf unterschiedliche Duft-Bouquets von Fichten überprüft und mit Freilandergebnissen verglichen. Innovation: Der Buchdrucker ist zwar eine gut untersuchte Borkenkäferart, verlässliche Vorhersagen über den Befall von Fichtenwaldbeständen sind dennoch schwierig zu treffen. Effiziente Waldschutzmaßnahmen setzen aber ein Wissen um besonders gefährdende Perioden und anfällige Standorte voraus. Die Auswirkungen von Niederschlagsdefiziten auf physiologische Vorgänge im Baum, Attraktivität für Borkenkäfer und Baumabwehrbereitschaft sind komplex und können nur mit Hilfe von aufwendigen Freiland-Experimenten besser verstanden werden. Dieser in Europa in Bezug auf den Ursachenkomplex Fichte/Buchdrucker einzigartige Trockenstress-Versuch ist deshalb ein wichtiger Schritt zur Verbesserung und realitätsnaher Gestaltung von Modellen zur Prognose von trockenheitsbedingten Borkenkäfer-Massenvermehrungen.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2015-12-02 - 2019-12-01

Das Eschentriebsterben – hervorgerufen durch den eingeschleppten Pilz Hymenoscyphus fraxineus - hat sich seit mehreren Jahren über ganz Österreich ausgebreitet. Diese Krankheit schädigt die Bäume massiv, führt zu Zuwachsverlusten oder gar zum Absterben der Esche. Der Ausfall dieser anspruchsvollen Baumart der Laubmischwälder führt zu nachhaltigen Veränderungen des Ökosystems Wald. Darüber hinaus ist die Forstwirtschaft mit dem Edellaubholz Esche weitgehend zum Erliegen gekommen. In Altbeständen werden immer wieder einzelne Bäume beobachtet, die nur geringe Schadsymptome aufweisen und möglicherweise Abwehrmechanismen bzw. Resistenz gegenüber dem Triebsterben besitzen. Bis zu 5% aller Klone sind in österreichischen Saatgutplantagen wenig anfällig oder resistent gegenüber dem Triebsterben. Internationale Studien zeigen, dass diese Resistenz eine sehr hohe erbliche Komponente aufweist. Aufgrund dieser Fakten ist die Auslese resistenter Bäume eine sehr erfolgversprechende Möglichkeit für Forstwirtschaft und Naturschutz, gesunde Eschenpopulationen für zukünftige Aufforstungen und Renaturierungsprojekte zusammenzustellen. Voraussetzung dafür ist eine umfassende Erfassung der genetischen Vielfalt der Esche und ihrer Resistenz in ganz Österreich. Ziel des Projektes ist es daher, mehrere hundert „resistente“ Genotypen auszulesen, die genetische Vielfalt der Esche in Österreich zu erhalten und eine Zuchtbasis von resistenten Klonen aufzubauen. Im Rahmen einer Nachkommenschaftsprüfung wird Resistenz der Samenbäume beurteilt, um den Zuchtwert dieser Bäume für die Resistenz gegenüber der Krankheit abschätzen zu können. In einem weiteren Schritt sollen männliche Eschen, die als Pollenelter fungiert haben, im Rahmen einer molekularen Elternschaftsanalyse identifiziert werden, der Zuchtwert geschätzt und ebenfalls ausgelesen werden. Sowohl die besten Samenbäume als auch Pollenspender werden dann über Pfropfung bzw. über Stecklinge vermehrt, um ihre genetische Information zu erhalten. Diese Auslese soll zum Aufbau von neuen Saatgutplantagen mit lokal angepassten und resistenten Klonen aus Österreich dienen; die vegetative Vermehrung dieser resistenten Eschen in Form eines Klongemisches soll jedoch unmittelbar nach der Nachkommenschaftsprüfung erfolgen, um resistentes Vermehrungsgut für die forstliche Praxis bereit zu stellen.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2016-05-10 - 2017-02-05

Die Entstehung neuer Arten ist ein fundamentaler Prozess, der zur Biodiversität der Erde beiträgt. Ursache für die Bildung neuer Arten ist einerseits die Unterbindung des Genflusses zweier Populationen durch geographische Isolierung und andererseits die Adaptierung an unterschiedliche ökologische Nischen. Eine weitere, wenn auch umstrittene Rolle in der Entstehung zweier Arten spielt das endosymbiontische Bakterium Wolbachia. Wolbachia ist ein weit verbreitetes Bakterium, das die Reproduktion und das Verhalten von Insekten beeinflusst. Dies kann zu einer pre- und postzygotischen Isolation und schlussendlich zur Bildung zweier Arten führen. Fruchtfliegen der Gattung Rhagoletis, die von unterschiedlichen Wolbachia-Stämmen befallen sind, bieten eine hervorragende Möglichkeit, die Einflussnahme des Bakteriums auf die Artbildung zu untersuchen. Rhagoletis-Arten haben unterschiedliche evolutionsbiologische Vergangenheiten, die von klassischer allopatrischer bis hin zu sympatrischer Artbildung reicht. Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung der Rolle des endosymbiontischen Bakteriums Wolbachia im Artbildungsprozess von Rhagoletis Fruchtfliegen. Kernthema dieses Projektantrages ist die genetische Charakterisierung von Wolbachia in unterschiedlichen Populationen der allopatrisch gebildeten R. suavis und der sympatrisch gebildeten R. pomonella Artgruppe. Da sich bakteriell verursachte reproduktive Isolationen sehr wahrscheinlich allopatrisch entwickelten, vermute ich, dass sympatrische Arten mit noch bestehendem Genfluss die selben Bakterien enthalten, während geographisch getrennte Arten von genetisch unterschiedlichen Wolbachia Stämmen befallen sind. Dieses Projekt soll zum einen neue Erkenntnisse über die horizontale Übertragung von Wolbachia zwischen verschiedenen Arten und zum anderen neue Einsichten in die Evolution dieser Bakterien in geographisch getrennten Populationen liefern. Abschließend soll die Charakterisierung der Wolbachia Infektionen von unterschiedlichen Rhagoletis-befallenden Parasitoiden zeigen, ob diese mögliche Vektoren horizontaler Wolbachia-Übertragungen sind. Weiters sollen sowohl die unterschiedlichen Rhagoletis-Arten als auch deren Parasitoide auf zusätzliche Endosymbionten untersucht werden. Da diese umfangreiche Studie mittels konventioneller Methoden nicht möglich wäre, soll hier eine Kombination aus herkömmlicher Sanger- und neuartiger next generation Sequenzierung zu einer detaillierten genetischen Charakterisierung der unterschiedlichen Bakterien verhelfen. Die aktive Rolle von Wolbachia in der reproduktiven Isolation dieser Rhagoletis-Arten kann nur durch das Entfernen des Bakteriums und der anschließenden Kreuzung von Wolbachia-freien Fliegen bewiesen werden. Folglich stellt die Ausarbeitung einer Antibiotika-Behandlung, die eine Eliminierung des Bakteriums aus den Fliegen ermöglicht, ein weiteres Ziel dieses Projektes dar.

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