• Wertvolle, resistente Eschen-Genotypen werden erhalten
• Forstwirtschaft kann mit Saatgut von resistenten Eschen versorgt werden
• Wissen um die genetische Architektur der Resistenz erlaubt Anpassungen von Züchtungsprogrammen (Design von Samenplantagen)
• Marker erlauben die Selektion von resistenten Eschen in Nachkommenschaften effizienter zu gestalten
• Populationsgenetische Analysen des Erregers führen zu besserem Verständnis des Infektionsprozesses und helfen damit bei der Entwicklung von Methoden zur Kontrolle des Eschentriebsterbens

• Auffinden, genetische Charakterisierung und Sicherung der vermutlich höchstens 5% resistenter Eschen in den Wäldern dient als Grundlage für Züchtungsprogramme
• Resistente Plusbäume tragen zum Erhalt der genetischen Vielfalt der Esche bei
• Kenntnis über die genetische Struktur der selektierten Plusbäume ist Basis für die Erzeugung von hochwertigem und möglichst diversem Vermehrungsgut (Pfropflinge und Sämlinge)
• Der projektübergreifende Austausch von Vermehrungsgut und die Anlage von Versuchsflächen ermöglicht eine Überprüfung der Krankheitsresistenz unter verschiedensten Standortbedingungen
• Zu Samenplantagen umgewandelte Klonarchive und Nachkommenschaftsprüfungen können in Zukunft Saatgut resistenter Individuen liefern
• Dieses Vermehrungsgut unterstützt den nachhaltigen Waldbau und sichert die forstliche Vielfalt sowie Produktivität
• Resistenzmarker sind wertvolle Werkzeuge in modernen Züchtungsprogrammen. Die Validierung bekannter genetischer Resistenzmarker bestätigt deren Eignung, auch unabhängig von den Ursprungspopulationen und der Methoden, mit denen diese entwickelt wurden
• Bei Bäumen mit ihren langen Generationszeiten ist die markergestützte Selektion eine zeit- und kostensparende Züchtungsmethode. Resistenzmarker und weitere Biomarker (Teilprojekt 7 (FraxGen)/ Teilprojekt 1 (FraxMon)) dienen als molekular-genetische Markersysteme zum schnellen und sicheren Nachweis der Krankheitsresistenz

1. Resistenzzüchtung und Erhalt genetischer Ressourcen

Für eine erfolgreiche Resistenzzüchtung der Esche aus toleranten Klonen werden in einem ersten Schritt gesunde und vitale Eschen auf bundesweit verteilten Untersuchungsflächen als Plusbäume ausgewählt. Diese gelten als zukunftsfähig, da sie aktuell keine oder kaum Krankheitssymptome zeigen. Im Anschluss an die Auslese gesunder Individuen werden alle erfassten Eschen mit standardisierten Verfahren phäno- und genotypisiert (hinsichtlich ihrer äußeren Merkmale und genetischen Ausstattung beschrieben).

Die selektierten Bäume werden mittels Pfropfung und Okulation vegetativ vermehrt, so dass die genetischen Ressourcen der Esche in Klonsammlungen gesichert werden können. Neben der vegetativen (ungeschlechtlich) Vermehrung werden auch generative (geschlechtlich, über Samen) Nachkommenschaften ausgewählter Plusbäume erzeugt und geprüft. Nachkommenschaftsprüfungen sollen dazu dienen, im Detail die genetischen Ursachen einer möglichen Resistenz zu ermitteln und die Grundlage für zukünftige Samenplantagen zu stellen. Die Jungpflanzen werden durch Infektionsversuche vor der Auspflanzung auf ihre Anfälligkeit getestet, um sicherzustellen, dass resistentes Vermehrungsgut bereitgestellt werden kann.

2. Populationsgenetische Untersuchungen

Für die genetische Charakterisierung der Intensivbeobachtungsflächen werden sowohl Altbäume (tolerante und anfällige) als auch Pflanzen aus der Naturverjüngung ausgewählt. Diese Bäume werden mit neutralen (cpDNA- und nukleare Mikrosatelliten) und adaptiven (vom Teilprojekt 6 entwickelten) Genmarkern genotypisiert. Die Genotypisierung der ausgewählten Bäume wird Informationen über die Herkunft und das genetische Potential der Eschen geben. Durch die Assoziation zwischen genetisch definierten Herkünften und phänotypischer Ausprägung bezüglich Toleranz gegenüber dem Erreger des Eschentriebsterbens können tolerante Herkünfte identifiziert werden. Die Genotypisierung von Jungpflanzen wird Auskunft über die Weitergabe und das Vorhandensein von toleranten Genotypen in der Naturverjüngung und deshalb auch über die Zukunft der natürlichen Eschenpopulationen liefern.

1. Resistenzzüchtung und Erhalt genetischer Ressourcen

• Die Erhaltung der genetischen Ressourcen der Esche ist zentrales Ziel des Projekts.
• Über eine Auswahl von gesunden und vitalen Plusbäumen, die eine Resistenz gegenüber dem Erreger des Eschentriebsterbens aufweisen, sollen Erkenntnisse zur genetischen Vielfalt und Struktur der Esche gewonnen werden.
• Durch die Vermehrung dieser Bäume und mit Einbezug moderner molekular-genetischer Methoden sollen neue Ansatzmöglichkeiten für eine erfolgreiche Resistenzzüchtung der Baumart Esche in Deutschland erfolgen.
• Die Nachkommenschaften aus diesen Züchtungsprogrammen sollen als Grundlage für zukünftige Baumgenerationen dienen.

2. Populationsgenetische Untersuchungen

• Die genetische Zusammensetzung und die populationsgenetischen Untersuchungen auf den Intensivbeobachtungsflächen geben Auskunft über die Zukunft natürlich verjüngter Eschenpopulationen und das Potential natürlicher Eschenbestände. Außerdem werden Bestände mit einem hohen in-situ Erhaltungswert identifiziert. Weiterhin können tolerante Genotypen innerhalb des Forschungsverbundes weitergegeben werden.
• Die genetischen Untersuchungen werden zu neuen Erkenntnissen in der Ursache-Wirkungs-Analyse des Eschentriebsterbens beitragen.

• Sicherung genetischer Vielfalt: Durch die Selektion und Sicherung möglichst resistenter Leistungsträger (Plusbäume) in einem Klonarchiv und einer Sämlings-Samenplantage, stellt das Teilprojekt Sammlungen von Individuen mit einer möglichst großen genetischen Variabilität zusammen, die sowohl zur Klärung von evolutionären Anpassungsprozessen, Resistenzmechanismen als auch für weiterführende Züchtungs- und Vermehrungsvorhaben genutzt werden können. Erhaltungsstrategien, deren Ziel eine stabile Koexistenz zwischen Esche und Pilz darstellt, können nur in disziplinübergreifenden Studien entwickelt werden. Deshalb sind die hier angezogenen Pflanzen für weitere Laborversuche bei anderen Teilprojektpartnern vorgesehen, um möglichst ganzheitliche Schlussfolgerungen ziehen zu können.
• Verfügbarkeit von Versuchsmaterial: Die NW-FVA wird versuchen, die schon vor dem Auftreten des Eschentriebsterbens an ihren Vorgängerinstitutionen in flüssigem Stickstoff kryokonservierten und infektionsfreien Eschenklone erneut in Mikrovermehrung zu nehmen. In diesem Material ist ein hoher Anteil sensitiver Genotypen zu erwarten, die für Studien des Infektionsverlaufs von besonderem Interesse sein dürften. Bei erfolgreicher Wiedervermehrung können diese sowie auch resistente Genotypen über In-vitro-Vermehrung für den Unterverbund FraxPath dann zur Verfügung gestellt werden. Die In-vitro-Technik ist hier von besonderem Interesse, da die komplexen Wechselwirkungen von Genen und Umwelt auf bestimmte physiologische Merkmale sowie die Konstanz von Merkmalen nur durch die Erzeugung erbgleicher Individuen eindeutig bestimmt werden können.
• Ökologische Bedeutung: Die Esche ist ökosystemprägend und allein auch aus diesem Grunde unbedingt erhaltenswert. Die im Projekt durchgeführte Anzucht von resistenten Eschen leistet einen wichtigen Beitrag zum Erhalt der Biodiversität. Auf vielen Standorten ist die Esche ein prägender Bestandteil von Habitaten (auch FFH-Waldlebensraumtypen) und bietet verschiedensten Arten Lebensraum.
• Ökonomische Relevanz: Die im Projekt selektierten Genotypen werden für die Anlage von Samenplantagen verwendet. Solche Samenplantagen können zur Erzeugung von Vermehrungsgut der Eschen mit geringerer Krankheitsanfälligkeit beitragen. Für die Baumschulbranche, die Forstwirtschaft sowie für holzverarbeitende Betriebe sind somit durch die Verwertung der Projektergebnisse auf längere Sicht positive wirtschaftliche Auswirkungen zu erwarten.

Der SBS wählt in Sachsen zwei Eschen-Vorkommen für die Anlage von Intensivbeobachtungsflächen aus. Durch die Aufnahme von Baumartenverteilung, Höhen, Vitalität und Standort werden die Grundlagen für die weiterführenden Untersuchungen der Verbundvorhaben FraxMon, FraxPath und FraxSilva geschaffen.

Der SBS wird nach gemeinsamen Auswahlkriterien (insbesondere Ansprache des Gesundheitszustands) die Vorkommensgebiete der Esche in Sachsen aufsuchen und bis zu 50 Plusbäume auswählen. Von den ausgewählten Plusbäumen werden entsprechend der Vorgaben einmalig wachstumskundliche und qualitätsbestimmende Parameter sowie mehrmalig Vitalitätsmerkmale erhoben. Die zur Erstellung einer Datenbank der Plusbäume erforderlichen Daten werden an das Thünen-Institut für Forstgenetik übergeben.

Der SBS übernimmt den Erhalt der von ihm ausgewählten widerstandsfähigen Plusbäume durch Pfropfung und Anlage einer Klonsammlung. Dabei ist vorgesehen, zumindest für einen Teil der Pfropfungen Unterlagen zu verwenden, die durch Gewebekultur mit Material von vorselektierten gesunden Ausgangsbäumen vermehrt wurden. Vor dem endgültigen Auspflanzen werden die Pfropflinge zudem einem zweistufigen Resistenztest unterworfen.

SBS beteiligt sich ebenfalls an den Arbeiten zur Anlage einer bundesweiten Nachkommenschaftsprüfung. In Abhängigkeit von Auftreten und Verlauf von Blüte und Fruktifikation sollen durch den SBS von bis zu 25 Plusbäumen Saatgut geerntet und baumweise getrennt Versuchspflanzen angezogen werden. Während der Anzuchtphase werden zunächst phänologische Merkmale, Wachstum und Resistenz bzw. Anfälligkeit gegenüber dem Eschentriebsterben beobachtet. In einem zweiten Schritt ist die Anlage von Versuchsflächen in mehreren Bundesländern, darunter eine Fläche in Sachsen vorgesehen.

Im Rahmen der Arbeiten zur Optimierung bestehender und Entwicklung neuer Verfahren der vegetativen Vermehrung wird der SBS gemeinsam mit den Baumschulen Oberdorla Klone feldresistenter Eschen vermehren, unter anderem für die Bereitstellung von kloniertem Versuchsmaterial sowie von klonierten Unterlagen mit erhöhter Resistenz für die geplanten Pfropfarbeiten. Nach Abschluss der Anzucht organisiert SBS in Zusammenarbeit mit den Baumschulen Oberdorla GmbH die Verteilung des Pflanzenmaterials an die Projektpartner.

• Beitrag zum phänotypischen und genetischen Monitoring von Eschenbeständen einschließlich der Entwicklung des Schadverlaufes
• Erhaltung der genetischen Ressourcen der Esche durch die Anlage von Klonsammlungen mit vitalen und widerstandsfähigen Plusbäumen
• Aufbau von Samenplantagen zur Bereitstellung von Forstvermehrungsgut mit erhöhter Widerstandskraft gegenüber dem Eschentriebsterben
• Erkenntnisse über die phänotypische und genetische Variation von relevanten Merkmalen der Nachkommen der Plusbäume einschließlich der Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Eschentriebsterben
• Verbesserung der vegetativen Vermehrbarkeit von Eschen für Zwecke der Erhaltung und Nutzung ihrer genetischen Ressourcen
• Bereitstellung von standardisiertem Pflanzenmaterial für weiterführende Untersuchungen des Infektionsgeschehens
• Beiträge zur Verbesserung der waldbaulichen Behandlung von geschädigten Beständen einschließlich deren Verjüngung

RNA-Sequenzierung gibt einen Einblick in die genomweit exprimierten Gene zu einem bestimmten Zeitpunkt und unter bestimmten Bedingungen. Kandidatengene, die eine erhöhte oder verminderte Expression nach der Infektion zeigen, werden einen Einblick in die Abwehrreaktionen der Eschen gegen H. fraxineus geben. Dabei ist es insbesondere auch interessant, die Genexpression und die Expression von sekundären Pflanzeninhaltsstoffen zu vergleichen und so Abwehrmechanismen auf molekularer Ebene zu verstehen.
Es wird angenommen, dass weniger als 5 % der Eschen in natürlichen Populationen tolerant gegenüber dem Eschentriebsterben sind (wobei dies regional stark variieren kann), keine bzw. wenige Symptome zeigen und sich von einer Infektion erholen können. Eine Schwierigkeit besteht darin, diese natürlicherweise vitaleren Eschen-Genotypen zu erkennen und zu fördern. Die mit dem Eschentriebsterben assoziierten genetischen Marker erlauben eine effizientere Auswahl toleranter Genotypen für die Etablierung von Klon-Samenplantagen als die alleinige phänotypische Ansprache. Informationen zur Variabilität in Genen, die mit der Schadresistenz assoziiert sind, können für die Entwicklung von Erhaltungsstrategien und für Züchtungsprogramme genutzt werden. Ziel ist es, die Auswahl von tolerantem und genetisch variablem Pflanzgut zu erleichtern.

1. Phenolprofile

• Erkenntnisse dazu, welche Inhaltsstoffe oder Inhaltsstoffgruppen mit der Krankheitsanfälligkeit korreliert sind, können zur Identifizierung von Bäumen mit erhöhter Resistenz gegenüber dem Eschentriebsterben beitragen.
• Durch die Korrelierung von Phenolprofilen, Biomarkern und genetischen Resistenzmarkern werden entscheidende Grundlagen für eine effektive Charakterisierung von Eschengenotypen hinsichtlich ihrer Krankheitsanfälligkeit bereitgestellt.
• Diese Charakterisierung von Eschenindividuen kann zur Selektion toleranter Genotypen für den Aufbau von Samenplantagen zur Erzeugung von Vermehrungsgut mit verringerter Krankheitsanfälligkeit genutzt werden.
• Erkenntnisse zur Rolle bestimmter Sekundärmetabolite der Esche in der Toleranz gegenüber H. fraxineus können zum grundsätzlichen Verständnis von pflanzlichen Abwehrreaktionen gegenüber pilzlichen Schaderregern beitragen.

2. Vegetative Vermehrung

• Erstellung einer breiten Klonbank verschiedener Genotypen in den Kategorien nicht resistent, resistent und scheinresistent. Diese soll als Grundlage für weiterführende Forschung genutzt werden
• Die etablierten Protokolle zum Verfahren der Meristemkultur und der somatischen Embryogenese können von anderen Projektpartnern genutzt werden
• Nutzung des produzierten Pflanzenmaterials für Analysen in anderen Arbeitspaketen (auch in anderen Unterverbünden)
• Nach der Vermehrung in vitro sollen die Pflanzen akklimatisiert werden und die als resistent charakterisierten Genotypen können Forstbaumschulen sowie Forstbetrieben bereitgestellt werden
• Resistente Genotypen können weiter vermehrt und nach einer sorgfältigen Klonprüfung zur Pflanzung genutzt werden