Fortschritte in der ph?nologischen Modellierung auf der Basis metabolomischer Ans?tze

Die Modellierung ph?nologischer Entwicklungsstadien, wie beispielsweise der Blühbeginn von Obstgeh?lzen, basiert seit vielen Jahrzehnten auf Temperatursummen, die sowohl den winterlichen K?ltereiz als auch das W?rmebedürfnis der Geh?lze bis zum Blühbeginn beschreiben. Diese Ans?tze gehen auf Reaumur (1735) zurück, der ursprünglich das Konzept der ?Growing Degree Days“ vorgeschlagen hat. In jüngster Zeit mehren sich zunehmend Stimmen, die neue Wege in der ph?nologischen Modellierung und tiefergehende Untersuchungen zur Winterruhe der Geh?lze fordern. Diese Forderung wird umso verst?ndlicher, wenn man sich die breite Anwendung ph?nologischer Modelle vor Augen h?lt, die selbst die Ergebnisse von Klimamodellrechnungen beeinflussen k?nnen. Bisher werden in ph?nologischen Modellen immer noch eine Vielzahl von Parametern an Beobachtungsdaten optimiert, wobei einige physiologische Grundkenntnisse über das K?lte- und W?rmebedürfnis der Pflanzen bereits Berücksichtigung finden (semi-mechanistische Ans?tze). Limitierend für die grundlegende Verbesserung der Modelle ist das fehlende Wissen über den Verlauf der Dormanz bei Geh?lzen, der nicht beobachtet werden kann und in der Literatur ebenfalls nur unzureichend beschrieben ist. Moderne metabolomische Verfahren bieten hierfür einen L?sungsansatz und erm?glichen sowohl die exakte Validierung bisher verwendeter ph?nologischer Modelle (Chmielewski et al. 2014) als auch die Entwicklung neuer mechanistischer Ans?tze. Hierzu ist es notwendig, w?hrend der Winterruhe der Geh?lze, die Konzentrations?nderungen ausgew?hlter Phytohormone (Abscisins?ure) und deren Pr?kursor (Carotinoide) in hoher zeitlicher Aufl?sung zu verfolgen, um die bisher in ph?nologischen Modellen optimierten Termine für das Ende der Dormanz und für den Beginn der ontogenetischen Entwicklung durch analytische Befunde ersetzen zu k?nnen. Weiterführend soll der Zusammenhang freier Aminos?uren mit der Dormanz sowie den sich anschlie?enden Wachstums- und Entwicklungsprozessen von Blütenknospen abgeleitet werden. Für neue ph?nologische Modellierungsans?tze sind Ver?nderungen dieser Metabolite (Konzentration, zeitlicher Verlauf) mit der Variabilit?t der Umwelt (Witterung, Tagesl?nge, etc.) in Verbindung zu setzten. Dies erfordert zwangsweise mehrj?hrige, hochaufgel?ste Datens?tze über den Verlauf der relevanten Substanzen und der steuernden Umweltparameter. Diese Untersuchungen sind heute realisierbar, jedoch wissenschaftlich noch nicht umgesetzt. Die Durchführbarkeit dieser Herangehensweise wurde bereits in einer 2-j?hrigen Pilotstudie an der Sü?kirsche überprüft (G?tz et al. 2014) und soll in dem geplanten Vorhaben weitergeführt und vertieft werden. Die in dem Projekt verfolgte Strategie ist nicht nur auf den Blühbeginn der Obstgeh?lze beschr?nkt, sondern kann auf Baumarten der natürlichen Vegetation übertragen werden, wo teilweise noch gr??ere Defizite in der ph?nologischen Modellierung bestehen.