IBG-2: Pflanzenwissenschaften | Forschungszentrum Jülich

Prof. Dr. Ulrich Schurr

Dr. Kerstin Nagel

Dr. Mark Müller-Linow

Dr. Holger Klose

Prof. Dr. Uwe Rascher

Dr. Robert Koller

Dr. Borjana Arsova

Dr. Johannes Auke Postma

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Forschungsthemen und Profil (mit Bezug zur Bioökonomie)

Die Befriedigung des steigenden Bedarfs an pflanzlicher Biomasse für Nahrungs‐ und Futtermittel, für nachwachsende Rohstoffe und für die energetische Nutzung auf Basis nachhaltiger Pflanzenproduktion bedarf

• dem quantitativen Verständnis der dynamischen Reaktionen von Pflanzen auf variable Umwelteinflüsse und Ressourcenverfügbarkeit und
• der Optimierung vererbbarer pflanzlicher Eigenschaften durch Züchtung und der Ausnutzung des Ertragspotentials unter realen Produktionsbedingungen.

Im Zentrum des wissenschaftlichen Interesses des IBG-2 Pflanzenwissenschaften steht die Dynamik und Kontrolle von strukturellen und funktionellen Parametern von Pflanzen in der pflanzlichen Entwicklung und in Abhängigkeit von Umweltbedingungen; die Dynamik und Kontrolle des innerpflanzlichen Transports von Wasser, Assimilaten, Nährstoffen und Signalstoffen sowie dynamische Prozesse und die Entwicklung von Strukturen in genutzten Ökosystemen, die den Austausch von Energie und Substanzen von Pflanzen mit Boden und Atmosphäre (Photosynthese, Wurzelprozesse, biotische Interaktionen, Mechanismen der funktionellen Biodiversität) bestimmen. Darüber hinaus werden Pflanzen bzgl ihrer Zusammensetzung optimiert, so dass sie optimal in bestimmten Nutzungspfaden der Bioökonomie (Nahrung und Futtermittel, Materialien, Chemikalien, Energie) eingesetzt werden können (integrierte Bioraffinerie-Konzepte). Im Sinne einer Kreislaufnutzung, werden Produktions- und Nutzungssysteme miteinander verkoppelt und die Gesamtprozesse bzgl mehrerer, gleichzeitig zu erreichender Zielgrößen (z.B. Ertrag, Ressourcennutzung, Wiederverwertbarkeit von Nährstoffen, etc.) parallel optimiert. Ein weiteres Interesse ist die strategische Entwicklung von Transformationspfaden von einer auf fossilen Rohstoffen basierten Wirtschaft hin zu einer nachhaltigen Bioökonomi

Beiträge zum BioSC

Grundlegende technologische Beiträge leistet das IBG‐2: Pflanzenwissenschaften durch die Entwicklung und Anwendung von Methoden zur quantitativen, meist nicht‐invasiven Analyse von Pflanzen‐ und Umwelteigenschaften in Raum und Zeit (Phänotypisierung) unter kontrollierten, semikontrollierten und Feld‐Bedingungen. Das Institut entwickelt hierzu neuartige Verfahren zur Quantifizierung pflanzlicher Strukturen und Funktionen und setzt diese im Rahmen des Jülich Plant Phenotyping Centers (JPPC) ein. Diese Methoden werden zur Gewinnung neuer Erkenntnisse über die Dynamik pflanzlicher Eigenschaften eingesetzt, die wichtig für die Ressourceneffizienz (Wasser, Nährstoffe, etc.) , den Ertrag und die Qualität von Nutzpflanzen sind (trait discovery). Daraus werden Merkmale abgeleitet, die bei der Pflanzenzüchtung und im Pflanzenmanagement zur Optimierung des Verhaltens von Pflanzen beitragen. Diese werden in Verfahren umgesetzt, die Screening unter kontrollierten, semi‐kontrollierten und Feld‐Bedingungen erlauben (phenotyping). An ausgewählten Stellen führt das Institut diese Konzepte und die technologische Expertise zusammen, um hocheffiziente und automatisierte Produktionssysteme zu entwerfen (integrated production).