"Strategien zur Erzeugung von Wertholz"; Teilvorhaben 3: Erarbeitung einer sicheren Methode zur Identifizierung der gesammelten Klone mit Hilfe molekulargenetischer Marker sowie Anlayse vom geriegeltem Holz zur Untersuchung des Vererbungsmdus der Riegelung

Abstract

Das Ziel des Projekts Wertholz war es einen Beitrag zur Erhöhung des Wertschöpfungspotentials der Wertholznutzung durch Anwendung eines innovativen Konzepts zu leisten. Hierzu wurden Methoden zur Identifizierung, Erhaltung, Vermehrung und Verwertung von Wertholzbäumen mit besonderen und wertgebenden Holzeigenschaften erarbeitet. Das Hauptaugenmerk lag auf Bäumen mit geriegeltem oder gemasertem Holz von Berg-Ahorn, Sand-Birke, Sal-Weide, Feld-Ahorn und Schwarz-Erle Eine bereits vorhandene Riegelahorn-Sammlung sollte zu einer Wertholz-Sammlung ausgebaut werden, indem neue interessante Wertholzklone im Bundesgebiet gesammelt wurden, deren Stämme auf Wertholzsubmissionen angeboten worden waren. Die Erstsicherung sollte über Pfropfung erfolgen. Ein Schwerpunkt war die Etablierung von Gewebekulturen zur vegetativen Vermehrung dieses wertvollen Materials. Dafür sollten bereits bestehende Vermehrungsprotokolle weiterentwickelt und optimiert werden. Die Anzucht von Pflanzen möglichst vieler Klone in ausreichender Stückzahl für die Anlage von Klonprüfungen war ein weiteres Ziel. Alle Klone sollten mittels Mikrosatelliten-Markern, die teilweise zu entwickeln waren, genotypisiert werden. Untersuchungen zur Vererbbarkeit und zu den Ursachen der Riegelung sollten anhand zweier älterer Nachkommenschaftsprüfungen durchgeführt. werden. In diesen Versuchen sollten Bäume für holzanatomische Untersuchungen ausgewählt und gefällt werden. Dieses Material wurde für Untersuchungen zur Früherkennung der Riegelung mittels makro- und mikroskopischer Methoden genutzt. Untersuchungen zur Identifikation von differentiell exprimierten Genen im Kambium vom geriegelten und schlichten Bergahorn als Grundlage für die Entwicklung eines molekularbiologischen Tests zur frühen Erkennung von Riegelung waren geplant. Bestehende Klonprüfungen wurden erneut aufgenommen und neue Versuche als Voraussetzung für eine Zulassung der Klone nach dem Forstvermehrungsgutgesetz angelegt. Die vorhandene Sammlung von Riegelahornklonen umfasst derzeit 60 Klone, die in der Gewebekultur, im Klonarchiv oder auf Versuchsflächen vorhanden sind. Weiterhin wurden 12 Klone mit geriegeltem oder gemasertem Holz von Feld-Ahorn, Sand-Birke, Sal-Weide, Schwarz-Erle und Gemeiner Esche in Kultur genommen. Bei Untersuchungen konnte der positive Einfluss von LED-Leuchtmitteln im Vergleich zu Leuchtstoffröhren auf die Vermehrungsrate bei Gewebekulturen von Berg-Ahorn nachgewiesen werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Verwendung von „thin cell layer explants“ aus Kallus oder Sprosssegmenten als Methode zur Erhöhung der Vermehrungsraten prinzipiell möglich ist. Allerdings war die Erfolgsquote mit knapp 4 % Sprossentwicklung aus 2250 Explantaten gering. Alle Klone wurden mit Mikrosatelliten-Markern genotypisiert. Für Feld-Ahorn wurden zusätzliche Markersets angepasst und getestet. Auf zwei Nachkommenschaftsprüfungen, die aus den Absaaten von geriegelten Berg-Ahorn-Plusbäumen hervorgegangen waren, wurden Probestämme gefällt und Stammabschnitte visuell begutachtet. Von den insgesamt 94 beurteilten Stämmen, war bei 57 das Merkmal Riegelung mehr oder weniger stark ausgeprägt. Weiterhin wurden µCT und mikroskopischen Analysemethoden der einzelnen Jahrringe zur Erkennung der Riegelung eingesetzt. Erste Anzeichen der Ausprägung der Riegelung zeigten sich ab dem 10.-30. Jahrring. Bei der Inspektion der bereits bestehenden vier Klonprüfungen mit Riegelahorn musste leider festgestellt werden, dass sich diese nicht wie erwartet entwickelt hatten. Befriedigen konnte einzig die Überlebensrate, die durchschnittlich zwischen 81 und 91 % lag. Neu angelegt wurden im letzten Projektjahr drei weitere Klonprüfungen und eine Versuchspflanzung. Derzeit werden auf den verschiedenen Versuchen 22 Riegelahorn-Klone geprüft. Eine vorläufige Zulassung von Klonen in der Kategorie „Geprüft“ wird erst nach 12-15 Jahren möglich sein, wenn das wertgebende Merkmal Riegelung erkennbar ist. The aim of the project “Wertholz” was to contribute to increasing the potential of the use of value wood by applying an innovative concept. To this end, methods were developed for the identification, conservation, propagation and utilization of trees with special and valuable wood properties. The main focus was on trees with figured or wavy-grained wood of sycamore maple, sand birch, goat willow, field maple and black alder. An existing collection of sycamore maple was to be expanded into a collection of trees with valuable wood by collecting new interesting clones in Germany whose trunks had been offered at wood submissions. The initial securing was to take place via grafting. One focus was the establishment of tissue cultures for the vegetative propagation of this valuable material. Existing propagation protocols were to be further developed and optimized for this purpose. Another aim was to cultivate as many clones as possible in sufficient numbers for clone testing. All clones were to be genotyped using microsatellite markers, some of which were to be developed. Studies on heritability and the causes of wavy-grained wood were to be carried out using two older progeny tests. In these trials, trees were to be selected and felled for wood anatomical studies. This material was used for investigations into the early detection of wavy-grained wood expression using macroscopic and microscopic methods. Investigations were planned to identify differentially expressed genes in the cambium of the wavy-grained and common sycamore maple as a basis for the development of a molecular test for the early detection of this special wood trait. Older clonal tests were inspected and new tests were set up as a prerequisite for the approval of clones according the German regulations for forest reproductive material. The existing collection of wavy-grained maple clones currently consists of 60 clones, which are available in tissue culture, in the clonal archive or on experimental sites. Furthermore, 12 clones with figured or wavy-grained wood of field maple, sand birch, goat willow, black alder and common ash have been cultivated. Studies have shown the positive influence of LED lamps compared to fluorescent tubes on the propagation rate of tissue cultures of maple. Furthermore, it was shown that the use of “thin cell layer explants” from callus or shoot segments is possible in principle as a method of increasing propagation rates. However, the success rate was low with just under 4 % shoot development from 2250 explants. All clones were genotyped with microsatellite markers. Additional marker sets were adapted and tested for field maple. In two progeny tests, which had emerged from the sowing of sycamore maple plus trees with wavy-grained wood, sample stems were felled and stem sections were visually inspected. Of the total of 94 stems assessed, 57 had more or less pronounced the trait of interest. In addition, µCT and microscopic analysis methods of the individual growth rings were used to detect wavy-grained wood. The first signs of this trait appeared from the 10th to 30th growth ring. Unfortunately, inspection of the four existing clone tests with wavy-grained sycamore maple revealed that they had not developed as expected. The only satisfying result was the survival rate, which averaged between 81 and 91 %. Three further clonal trials and one experimental planting were established in the last project year. Currently, 22 clones wavy-grained sycamore maple are being tested in the various trials. Provisional approval of clones in the “Tested” category will only be possible after 12-15 years, when the value-giving characteristic is recognizable.