SP4: Kombinierte Auswirkungen von Stängelbohrern und abiotischen Stressfaktoren auf kommerzielle Maishybride

Insektenherbivoren nutzen regelmäßig Wirtspflanzen aus, die durch Umweltstress geschwächt sind; die zugrunde liegenden Mechanismen dieser Interaktionen unter Feldbedingungen sind jedoch bislang nur unzureichend verstanden. SP4 konzentriert sich auf landwirtschaftliche Entomologie und chemische Ökologie und quantifiziert, wie Trockenheit und Stickstoffmangel die Anfälligkeit von Mais gegenüber afrikanischen und europäischen Stängelbohrern beeinflussen. Insbesondere untersucht SP4 sowohl frühe als auch späte pflanzliche Abwehrmechanismen, einschließlich der Emission flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs).

Projektbeschreibung

Dieses Teilprojekt (SP4) untersucht die kombinierten Auswirkungen abiotischer (Trockenheit, Stickstoffmangel) und biotischer (Stängelbohrerbefall) Stressfaktoren auf Wachstum, Abwehrmechanismen und Ertrag kommerzieller Maishybride.

Der Maisanbau weltweit wird zunehmend durch das häufigere gleichzeitige Auftreten von Umweltstressoren und Schädlingsdruck eingeschränkt, jedoch ist das mechanistische Verständnis ihrer Wechselwirkungen insbesondere unter Feldbedingungen noch unvollständig. Das Projekt zielt darauf ab, zu klären, wie diese Stressfaktoren auf mehreren biologischen Ebenen (physiologisch, transkriptional, metabolisch) im Mais interagieren und wie sich diese Veränderungen auf die Entwicklung der Herbivoren, deren Verhalten sowie die Rekrutierung natürlicher Gegenspieler auswirken. Feld- und Gewächshausversuche werden sowohl in gemäßigten (Deutschland) als auch in tropischen (Kenia) Klimazonen unter Verwendung kommerzieller Hybride durchgeführt.

Aus einer phytozentrischen Perspektive untersucht die Forschung, wie kombinierte Stressbedingungen die strukturelle Integrität der Pflanze, zentrale und spezialisierte Metabolitprofile, phytohormonelle Signalwege sowie herbivoreninduzierte Emissionen pflanzlicher flüchtiger Verbindungen modulieren. Besonderes Augenmerk liegt auf frühen Interaktionen zwischen Insekten und Pflanzen, einschließlich pflanzlicher Reaktionen auf die Eiablage sowie die Fraßaktivität frühlarvaler Stadien.

Two pieces of split maize stem with discolouration are placed on a wooden surface next to a folding ruler showing measurements in centimetres, illustrating Ecophysiology studies for MultiStress Research.

Aus einer entomozentrischen Perspektive untersucht die Studie, wie stressinduzierte Veränderungen des Pflanzenphänotyps die Leistung der Stängelbohrer, deren Ovipositionspräferenzen sowie die Attraktivität für Parasitoide beeinflussen. Das Projekt basiert auf der Hypothese, dass abiotischer Stress die Wirtseignung und die Zusammensetzung des flüchtigen Stoffgemisches genotypspezifisch verändert und dadurch trophische Interaktionen sowie die Wirksamkeit indirekter Abwehrmechanismen beeinflusst. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist die Entwicklung eines mechanistischen, prozessbasierten Pflanzen-Insekten-Interaktionsmodells. Dieses Modell integriert experimentelle Daten, um Maiswachstum, die Entwicklung der Stängelbohrer sowie Ertrag unter variablen Stressbedingungen zu simulieren. Es baut auf bestehenden Plattformen auf und zielt darauf ab, statistische und physiologische Modellierungsansätze zu verbinden, um genotypspezifische Reaktionen vorherzusagen. Insgesamt zielt SP4 darauf ab, zentrale Wissenslücken in multitrophischen Pflanzen-Insekten-Umwelt-Interaktionen zu schließen, indem detaillierte empirische Beobachtungen mit neuen Modellierungsansätzen verknüpft werden.

Forschungsteam SP4

A man with short brown hair smiles at the camera, wearing a grey zip-up jumper against a plain light grey background, reflecting his expertise in MultiStress Research and climate-resilient agriculture.
Prof. Rostás, PI

Entomologie

A man with curly brown hair and glasses smiles at the camera, wearing a striped shirt and dark jacket against a plain background, showcasing his passion for crop modelling and ecophysiology in maize research.
Prof. Siebert, PI

Agronomie

A woman with straight, blonde hair and glasses smiles at the camera. She is wearing a checked shirt and a necklace—perfectly embodying the spirit of climate-resilient agriculture with her dedication to sustainable food security.
Dr. Vosteen, PI

Entomologie

A man wearing a blue and white striped collared shirt stands in front of a plain white background, looking directly at the camera with a neutral expression—reflecting the focus and determination essential in MultiStress Research for food security.
Dr. Mweresa, CoPa

JOOUST

A woman with short hair and glasses smiles at the camera. She is wearing a black top and an orange and yellow scarf, embodying the spirit of climate-resilient agriculture. The background is white.
Dr. Were, CoPa

JOOUST

A woman with short black hair wearing a patterned beige and black top, posing in front of a plain light background, represents the dedication behind MultiStress Research focused on improving maize for global food security.
Dr. Ouma, CoPa

JOOUST

A woman with long dark hair and neutral make-up is facing the camera against a plain white background. She is wearing a black top and a thin gold necklace.
Dr. Bayatian, Postdoc

Agronomie

A person with short, curly hair and a white top is smiling at the camera against a plain white background, reflecting the optimism inspired by advances in food security through MultiStress Research on Maize.
Mwanza, PhD

Entomologie

A woman with plaited hair wearing a light pink top is looking at the camera with a neutral expression, symbolising the resolve needed for food security and climate-resilient agriculture in today's changing world.
Mutua, PhD 

Entomologie

A man with a beard and short hair, wearing a yellow Reebok t-shirt, stands outdoors in front of tall green plants—an ideal backdrop for discussions on Climate-Resilient Agriculture.
Heise, TA  

Entomologie & Pflanzenpathologie

Schnellnavigation → MultiStress Forschungsverbund (FOR 6101)

Machen Sie sich vertraut mit dem Zentralen Projekt, dem Koordinationsprojekt und den 6 Teilprojekten.

Mitglieder
A glasshouse showcasing climate-resilient agriculture, with tall green plants inside, two large water tanks on either side, and a partly cloudy sky above.

ZP – Zentrales Projekt

Experimente, Datenhub und Synthese der Ergebnisse

Über ZP informieren
Microscopic view of a plant root with thin, branching root hairs against a light pink background, highlighting structures crucial to ecophysiology and Multi-Stress Research.

SP1

Auswirkungen von Stress-Genotyp-Interaktionen auf die ober- und unterirdische Kohlenstoffallokation, die Nährstoffnutzungseffizienz und Prozesse in der Wurzeltiefe

Über SP1 informieren
A potted maize plant is positioned in front of a black backdrop, with a camera on a tripod set up to photograph it in a glasshouse for ecophysiology research.

SP2

Untersuchung der physiologischen, biochemischen und molekularen Reaktionen von Mais auf gleichzeitige biotische und abiotische Stressfaktoren

Über SP2 informieren
Several potted maize plants growing in a controlled environment chamber with green trays and reflective metal walls, supporting MultiStress Research and crop modelling studies.

SP3

Molekulare Anpassung an kontrastierende Stressregime

Über SP3 informieren
A close-up of a green leaf with round holes and bite marks, held by a brown clip—an example studied in MultiStress Research to advance climate-resilient agriculture, with potted plants blurred in the background.

SP4

Kombinierte Auswirkungen von Stängelbohrern und abiotischen Stressfaktoren auf kommerzielle Maishybride

Über SP4 informieren
Close-up of a maize leaf with brown streaks and discolouration, indicating signs of disease or stress—valuable insight for MultiStress Research and climate-resilient agriculture—with other maize plants and a clear sky in the background.

SP5

Kombinierte Effekte von Setosphaeria turcica und abiotischen Stressfaktoren auf Maisgenotypen

Über SP5 informieren
A dirt path runs between tall rows of green maize plants under a clear blue sky, highlighting the role of crop modelling in advancing food security.

SP6

Integration der Genetik in Pflanzenwachstumsmodelle zum Verständnis der Genotyp-Reaktion auf kombinierte (abiotische + biotische) Stressfaktoren und Modellsynthese

Über SP6 informieren
People sit around tables in a library or meeting room, attending a hybrid meeting with several participants visible on a large screen via video call, discussing topics like climate-resilient agriculture and food security.

COP – Koordinationsprojekt

Strategie, Dissemination und Kapazitätsaufbau

Über COP informieren
  • AGRA logo with a green and yellow circular design and the text "AGRA Sustainably Growing Africa's Food Systems" on a white background, highlighting its commitment to climate-resilient agriculture.
  • CIMMYT logo featuring green icons of maize and wheat, with text reading "International Maize and Wheat Improvement Centre," highlighting advances in Maize Ecophysiology and Multi-Stress Research.
  • Logo of Eberhard Karls Universität Tübingen with the university name in red text and a stylised red tree on the right, symbolising its commitment to MultiStress Research and Climate-Resilient Agriculture.
  • Logo of Georg-August-Universität Göttingen featuring stylised blue letters "GA" and the motto "In publica commoda seit 1737," reflecting its commitment to advancing research in climate-resilient agriculture and food security.
  • IPK Leibniz Institute logo featuring a stylised green plant on a green square background with "IPK" and "LEIBNIZ-INSTITUT" in bold green text, reflecting its focus on ecophysiology and climate-resilient agriculture.
  • Blue geometric logo featuring the letters "TUM" in a bold, angular typeface on a white background, representing pioneering work in Ecophysiology and Multi-Stress Research.
  • Logo of the University of Milan featuring a classical figure holding a staff inside a circular seal, with the university name in Italian to the right—symbolising its dedication to Maize Ecophysiology and MultiStress Research.
  • Universität zu Köln logo featuring a circular university seal with figures and text on the left, and the university name in blue capital letters on the right—reflecting excellence in fields like Climate-Resilient Agriculture and Multi-Stress Research.
  • Logo of Universität Hohenheim featuring a line drawing of a domed building with "1818" below, next to the university name in blue capital letters—a symbol of leading research in Crop Modelling and climate-resilient agriculture.
  • A shield-shaped crest divided into four sections with symbols representing climate-resilient agriculture, flanked by green branches, and a yellow banner below displaying the words "Oasis of Knowledge".
  • Logo of Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, with purple blocks containing the letters "C", "A", and "U" above the university's full name in black text on a grey background.