Jülich, Germany and Amsterdam, The Netherlands
10. März 2016
The measuring of crop plants and their response to a changing environment is at the heart of EMPHASIS, a new large-scale European project coordinated by researchers in Jülich. EMPHASIS is part of the new ESFRI roadmap, in which the member states of the ESFRI Forum (European Strategy Forum for Research Infrastructures) coordinate research strategies in Europe.
The current roadmap has been made public in Amsterdam today, within the framework of the Dutch EU presidency. What happens inside plants as they respond to environmental stimuli? How does the outward appearance, the phenotype, change in response to temperature and water availability? How does the local environment affect the growth of plants and which characteristics must breeders take into account in future varieties to increase yield and decrease water and nutrient requirements? The project EMPHASIS – European Multi-Environment Plant Phenomics and Simulation Infrastructure – aims to create an integrated, European network of unique infrastructures for plant phenotyping and breeding. Crops that are important for food security and the bio-economy are the focus of EMPHASIS. One goal is to speed up and improve the breeding of new varieties.
In EMPHASIS, researchers investigate crops under controlled conditions in the greenhouse, in special field conditions, simulating future environmental conditions. In these installations, researchers are able, for example, to vary the concentration of carbon dioxide as well as the soil or the air temperature. With advanced, non-invasive techniques, they can measure and analyse the structure and physiology of plants. EMPHASIS contributes innovative sensors and automated systems to decipher new breeding-relevant features and provides the IT competence to link the phenotypic data with the genotypic data.
National plant phenotyping platforms, such as the German Plant Phenotyping Network (DPPN) and the French Plant Phenomic Network PENOME (FPPN) will be linked through EMPHASIS with institutions in Belgium, Great Britain, and other European countries. EMPHASIS cooperates with users from industry and other research organisations, for example, in the field of sensor technology and robotics, agriculture, and provides them with modern plant phenotyping infrastructure and modelling platforms, and high-end technology in climate chambers, greenhouses and in the field.
After a preparatory phase funded by the European Union, EMPHASIS will be implemented in 2018 and will be fully operational in 2020. Forschungszentrum Jülich will coordinate EMPHASIS in close cooperation with partners in France. As a key technology, plant phenotyping is essential for food security and a sustainable bio-economy, topics in which Forschungszentrum Jülich holds a leading role nationally. Forschungszentrum Jülich also coordinates the German and the European Plant Phenotyping Networks (DPPN, EPPN), as well as the global initiative, the International Plant Phenotyping Network (IPPN).
Die Vermessung von Nutzpflanzen - Jülich Forschungszentrum koordiniert europäisches Großprojekt
Die Vermessung von Nutzpflanzen und ihre Reaktion auf Veränderungen der Umwelt stehen im Zentrum des neuen europäischen Großprojektes EMPHASIS, das Jülicher Forscher koordinieren. EMPHASIS ist Teil der neuen Roadmap, in der die Mitgliedsstaaten des ESFRI Forums (European Strategy Forum for Research Infrastructures) Forschungsinfrastrukturen von zentraler europäischer Bedeutung planen. Die aktuelle Roadmap wurde heute in Amsterdam im Rahmen der niederländischen EU-Ratspräsidentschaft veröffentlicht.
Was passiert im Inneren von Pflanzen, wenn sie auf Umweltreize reagieren? Wie verändert sich das äußere Erscheinungsbild, der Phänotyp, wenn sich Temperaturen und Wasserverfügbarkeit ändern? Welchen Einfluss hat der jeweilige Standort und welche Merkmale müssen Züchter bei zukünftigen Sorten berücksichtigen, damit der Ertrag steigt, der Wasser- und Nährstoffbedarf in der Landwirtschaft aber sinkt? Das Projekt EMPHASIS - European Multi-environment Plant pHenomics And Simulation lnfraStructure – wird eine integrierte, europaweite Infrastruktur schaffen, um Erkenntnisse zu diesen Fragen zu erhalten. Im Fokus stehen dabei Kulturpflanzen, die eine wichtige Rolle bei der Sicherung der Welternährung und für die Bioökonomie einnehmen. Ein Ziel ist es etwa, die Züchtung dieser Pflanzen zu beschleunigen und zu verbessern.
In EMPHASIS untersuchen Forscher Kulturpflanzen unter kontrollierten Bedingungen im Gewächshaus sowie unter simulierten Umweltbedingungen im Freiland und in Zuchtgärten. Dabei variieren sie zum Beispiel die Kohlendioxid-Konzentration und die Boden- und Lufttemperatur auch in eigens entwickelten Freilandanlagen. Mit modernsten, nicht-invasiven Techniken können sie Strukturen und die Physiologie von Pflanzen erfassen und vermessen. EMPHASIS entwickelt und stellt den Forschern innovative Sensorik und automatisierte Anlagen, um neue züchterisch relevante Merkmale zu erfassen. Die Infrastrukturen umfassen auch die notwendige IT-Kompetenz, um die gewonnen Daten auszuwerten und die phänotypischen mit den genotypischen Daten zu verknüpfen.
Nationale Technologieplattformen, wie das Deutsche Pflanzen Phänotypisierungsnetzwerk (DPPN) und das French Plant Phenomic Network PENOME (FPPN) werden durch EMPHASIS mit Einrichtungen aus Belgien, Großbritannien und weiteren europäischen Ländern vernetzt werden. EMPHASIS kooperiert mit Nutzern aus der Industrie und anderen Forschungseinrichtungen, beispielsweise im Bereich Sensorik und Robotik, der Landwirtschaft und anderen Forschungseinrichtungen und stellt ihnen die neuesten Infrastrukturen zur Verfügung. Dazu gehören High-end-Technologien in Klimakammern, Gewächshäusern und im Freiland, Infrastrukturen zur Feldphänotypisierung und Modellierungs-Plattformen.
EMPHASIS soll nach einer Vorbereitungsphase, die durch die Europäische Union gefördert wird, ab 2018 aufgebaut und 2020 in Betrieb genommen werden. Das Forschungszentrum Jülich übernimmt die Koordination von EMPHASIS in enger Abstimmung mit Frankreich. Als Schlüsseltechnologie ist die Pflanzenphänotypisierung essentiell für die Ernährungssicherheit und eine nachhaltige Bioökonomie. Hier übernimmt das Forschungszentrum eine weltweit führende Rolle. Jülich koordiniert ebenfalls das Deutsche und das Europäische Phänotypisierungsnetzwerk (DPPN, EPPN) sowie die weltweite Initiative (IPPN).
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