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Project

FastWOOD III

Lead Institute FG Institute of Forest Genetics

Breeding, genetic characterisation, and capacity assessment of Populus-poplar and black locust

Breeding of fast-growing varieties of the genus Populus, Robinia, and Salix for the production of renewable resources in short rotation coppice plantations

Background and Objective

Main objectives are selection, genetic characterisation, testing of resistance, and hybridisation of poplars within the section Populus as well as the cultivation of plants for test plantations. Plus trees and stands of black locust will be selected and tested in short rotation plantations. Basic material for tested reproductive material suitable for short rotation should be approved.

Approach

Working packages

  1. Building up of clone collections with plus trees and proved parents
  2. Continuation of poplar hybridization with further parent trees to extent number of progenies as basis of breeding progress
  3. Assessment and evaluation of resistance of poplars within the section Populus
  4. Further development of molecular markers for identification, characterisation and species determination
  5. Investigation of resistance against damaging insects
  6. breeding of triploid aspen clones with higher growth performance
  7. selection of progeny stands and trees of black locust (Robinia pseudoacacia) as basis for new seed orchards
  8. evaluation of existing clonal tests of poplars and willows

Results

The main results of the project are:

  • Two crossing series were carried out. The progenies were planted in 3 series at 11 sites. About 950 poplar samples from the Thünen Institute and other project partners were analyzed with molecular methods.
  • Growth parameters were measured in the progeny trials that have been established since 2010. In the oldest series, 6 hybrid aspen had a significant better biomass production compared with the control, and 9 hybrid aspen in the series of the following year. 4 of these hybrid aspen progenies already produce over 10 tatro/ha/year. There are also hybrid aspen progenies and clones in the younger trials series, which perform better in growth than the standard.
  • Biomass functions were set up for the individual trials. A general, environmental independent biomass formula could not be found.
  • The infestation of aspen progenies with Melampsora, Polaccia and bark canker was low in the study period. The selection of less susceptible clones as crossing partners and progenies for the practice can reduce the risk of infestation.
  • In the clone tests with poplars, the clone 960 is growing well on all test sites. The clones 962 and Hybride 275 have as well a good growth performance on many sites. Among the new selections from North America, there are five clones that are promising. In the tests with willow, the Swedish clones Tordis and Sven provide good yields.
  • The testing of poplars with different ploidy levels showed that 14 triploid clones have significantly increased shoot growth in the field compared to the fast-growing triploid reference clone "Astria".
  • Differences in growth performance and stem quality were observed between seed stands and seed orchards of different origin of black locust. The use of selected plus tree clones has proven to improve growth and stem quality.
  • Nuclear markers for species identification were developed for 19 poplar species and grouped together in a marker set. Furthermore, species-specific mt-markers were detected for 4 poplar species.
  • The comparison between samples damaged by beetles and those, which are undamaged, result in about 33,000 transcripts. Here, 1,802 transcripts were found to be significantly differentially expressed.
  • Transcriptome analysis revealed no differences in expressed genes based on the pre-selection of tolerant and sensitive clones. The assessments of leaf loss and insect infestation should take place over a longer period of time (including years with calamities).

Thünen-Contact

Liesebach, Mirko

FG Institute of Forest Genetics

Involved Thünen-Partners

Involved external Thünen-Partners

Funding Body

  • Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
    (national, öffentlich)

Duration

3.2015 - 1.2019

More Information

Project funding number: 22002611 (11 NR 026)
Funding program: FNR
Project status: finished

Publications

  1. 0

    Lange CA, Knoche D, Hanschke R, Löffler S, Schneck V (2022) Physiological performance and biomass growth of different black locust origins growing on a post-mining reclamation site in Eastern Germany. Forests 13(2):315, DOI:10.3390/f13020315

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn064579.pdf

  2. 1

    Schneck V, Heimpold C, Liesebach M (2020) Aktuelle Ergebnisse der Züchtung von Hybridaspen (Populus x wettsteinii Hämet-Ahti). Thünen Rep 76:133-143

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn062241.pdf

  3. 2

    Liesebach M (2020) Pappeln und andere schnellwachsende Baumarten in Deutschland : Bericht der nationalen Pappelkommission ; 2016 - 2019. Braunschweig: Johann Heinrich von Thünen-Institut, 38 p, Thünen Working Paper 141, DOI:10.3220/WP1585652175000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn062188.pdf

  4. 3

    Liesebach M (2020) Poplars and other fast growing tree species in Germany : Report of the National Poplar Commission ; 2016-2019. Braunschweig: Johann Heinrich von Thünen-Institut, 36 p, Thünen Working Paper 141a, DOI:10.3220/WP1585727785000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn062191.pdf

  5. 4

    Belyaeva IV, Dutton C, Govaerts RHA, Liesebach H, McGinn K, Steenackers M, Taylor G, Pickett J (2020) Verification of names for certain Populus L. clones (Salicaceae) commonly grown in the United Kingdom. Skvortsovia 6(3):87-116, DOI:10.51776/2309-6500_2020_6_3_87

  6. 5

    Ziesche TM, Schneck V, Liesebach M (2018) Breite ökologische Amplitude? Kreuzungen der amerikanischen und europäischen Zitterpappel profitieren von saisonalen Klimaänderungen. In: Ammer C, Bredemeier M, Arnim G von (eds) FowiTa : Forstwissenschaftliche Tagung 2018 Göttingen ; Programm & Abstracts ; 24. bis 26. September 2018. Göttingen: Univ Göttingen, Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie, p 293

  7. 6

    Schröder H, Kersten B, Fladung M (2018) Chloroplasten- und Kernmarker-Sets zur Unterscheidung von bis zu 19 Pappelarten (Genus Populus). In: Ammer C, Bredemeier M, Arnim G von (eds) FowiTa : Forstwissenschaftliche Tagung 2018 Göttingen ; Programm & Abstracts ; 24. bis 26. September 2018. Göttingen: Univ Göttingen, Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie, p 420

  8. 7

    Liesebach M, Schneck V (2018) Clone test with hybrid aspen (As130). Thünen Rep 62:127-130

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn060317.pdf

  9. 8

    Niemczyk M, Kaliszewski A, Wojda T, Karwanski M, Liesebach M (2018) Growth patterns and productivity of hybrid aspen clones in Northern Poland. Forests 9(11):19-20, DOI:10.3390/f9110693

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn060521.pdf

  10. 9

    Schröder H, Kersten B, Fladung M (2018) Identifizierung von 19 verschiedenen Pappelarten mit Hilfe von Chloroplasten- und Kernmarker-Sets. Landbauforsch Appl Agric Forestry Res 68(1-2):27-34, DOI:10.3220/LBF1531742472000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn059932.pdf

  11. 10

    Schröder H, Fladung M (2018) Poplar clones differ in their resistance against insects feeding. Landbauforsch Appl Agric Forestry Res 68(1-2):19-26, DOI:10.3220/LBF1534394196000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn059977.pdf

  12. 11

    Heimpold C, Heimpold K, Schneck V, Tölle R, Liesebach M (2018) Untersuchung der Holzdichte von Aspen und Hybridaspen mittels Pilodyn. Landbauforsch Appl Agric Forestry Res 68(1-2):83-92, DOI:10.3220/LBF1537788833000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn060173.pdf

  13. 12

    Meyer M, Zacharias M, Morgenstern K, Krabel D, Liesebach H (2018) Variable genotypes at the cpDNA marker locus trnDT in spontaneous rejuvenation of the species complex around the European black poplar (Populus nigra L.) and its relatives collected in Germany. Landbauforsch Appl Agric Forestry Res 68(1-2):93-102, DOI:10.3220/LBF1544605045000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn060601.pdf

  14. 13

    Liesebach M, Schneck V (2018) Züchtung, Zulassungen, Vermehrung. In: Veste M, Böhm C (eds) Agrarholz - Schnellwachsende Bäume in der Landwirtschaft : Biologie - Ökologie - Management. Wiesbaden: Springer Spektrum, pp 119-145, DOI:10.1007/978-3-662-49931-3_5

  15. 14

    Schröder H, Kersten B, Fladung M (2017) Development of multiplexed marker sets to identify the most relevant poplar species for breeding. Forests 8:492, DOI:10.3390/f8120492

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn059470.pdf

  16. 15

    Liesebach H, Liesebach M (2016) Züchtung von Aspen und Hybridaspen für den Kurzumtrieb - Genotypisierung auf Versuchsflächen zum Nachweis von Wurzelbrut. J Kulturpfl 68(1):1-6, DOI:10.5073/JFK.2016.01.01

  17. 16

    Schröder H, Fladung M (2015) Anwendung und Nutzen molekularer Marker innerhalb der Gattung Populus für den Einsatz in der Züchtung. Thünen Rep 26:123-128

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn054927.pdf

  18. 17

    Schröder H, Fladung M (2015) Differentiation of Populus species by chloroplast SNP markers for barcoding and breeding approaches. iForest 8:544-546, DOI:10.3832/ifor1326-007

  19. 18

    Ulrich K, Liesebach H, Ewald D (2015) Erzeugung, Nutzung und genetische Charakterisierung polyploider Pappeln. Thünen Rep 26:98-120

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn054926.pdf

  20. 19

    Liesebach H, Ulrich K, Ewald D (2015) FDR and SDR processes in meiosis and diploid gamete formation in poplars (Populus L.) detected by centromere-associated microsatellite markers. Tree Genetics Genomes 11:801, DOI:10.1007/s11295-014-0801-6

  21. 20

    Grimrath A, Müller-Navarra A, Schneck V, Liesebach M (2015) Melampsora-Rost an Pappeln der Sektion Populus. Thünen Rep 26:177-180

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn054977.pdf

  22. 21

    Schneck V, Liesebach M (2015) Potenziale von Aspe im Kurzumtrieb. Thünen Rep 26:15-27

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn054928.pdf

  23. 22

    Guse T, Schneck V, Wühlisch G von, Liesebach M (2015) Untersuchungen der Ertragsleistung und -stabilität bei Robinien-Jungpflanzen verschiedener Herkunft auf einem Standort im Land Brandenburg. Thünen Rep 26:85-97

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn054932.pdf

  24. 23

    Grimrath A, Müller-Navarra A, Schneck V, Liesebach M (2015) Vorkommen von Pappelrost an Aspen und Grau-Pappeln in Kurzumtriebsplantagen. Forstarchiv 86(6):155-158, DOI:10.4432/0300-4112-86-155

  25. 24

    Ulrich K, Ewald D (2014) Breeding triploid aspen and poplar clones for biomass production. Silvae Genetica 63(1-2):47-58

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn055497.pdf

  26. 25

    Liesebach M (2013) Aspen-Züchtung: neues Vermehrungsgut : 2 Familieneltern und 4 Klone zugelassen. Gülzower Fachgespr 45: 432

  27. 26

    Liesebach M, Schneck V, Ewald D, Wolf H (2013) Züchtung von Zitter-Pappeln für Kurzumtriebsplantagen auf landwirtschaftlichen Flächen. Gülzower Fachgespr 43:195-205

  28. 27

    Liesebach M (2012) Anbauerfahrungen mit der Amerikanischen Schwarz-Pappel. Beitr Nordwestdt Forstl Versuchsanst 8:349-350

  29. 28

    Liesebach M, Bütow U (2012) Biomasseerträge von 16 Nachkommenschaften der Zitter-Pappeln im Kurzumtrieb. Beitr Nordwestdt Forstl Versuchsanst 8:345-346

  30. 29

    Naujoks G, Ewald D, Ulrich K, Graeff R (2012) Das "Zölibat" der Klone : bleibt die Züchtung der Robinie auf die vegetative Vermehrung beschränkt? AFZ Der Wald 67(16):10-12

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn050605.pdf

  31. 30

    Ewald D, Ulrich K, Liesebach H (2012) Erzeugung triploider Individuen und intersektioneller Hybriden bei verschiedenen Pappelarten. Beitr Nordwestdt Forstl Versuchsanst 8:181-193

  32. 31

    Liesebach H (2012) Genetische Charakterisierung von Robinienbeständen (Robinia pseudoacacia L.) in Deutschland mit nuklearen Mikrosatelliten-Markern: Erkenntnisse zu ihrer Bestandesbegründung. Beitr Nordwestdt Forstl Versuchsanst 8:275-293

  33. 32

    Ewald D, Ulrich K (2012) In vitro pollination in poplar of section Populus. Plant Cell Tissue Organ Cult 111(2):255-258, DOI:10.1007/s11240-012-0189-7

  34. 33

    Liesebach H, Naujoks G (2012) Klonidentifizierung bei Zuchtmaterial der Robinie (Robinia pseudoacacia L.) mit nuklearen Mikrosatellitenmarkern. Beitr Nordwestdt Forstl Versuchsanst 8:267-274

  35. 34

    Eusemann P, Fehrenz S, Schröder H, Ziegenhagen B, Bialozyt R (2012) Molekulare Charakterisierung von Sorten und Klonen - Methoden zur Verbesserung der Zusammenarbeit verschiedener Labore. Beitr Nordwestdt Forstl Versuchsanst 8:374-375

  36. 35

    Liesebach H, Ewald E (2012) Optimisation of a multiplex PCR assay of nuclear microsatellite markers for population genetics and clone identification in Robinia pseudoacacia L.. Silvae Genetica 61(4-5):142-148

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn051806.pdf

  37. 36

    Ulrich K, Naujoks G, Ewald D (2012) Polyploide Bäume für den Kurzumtrieb. AFZ Der Wald 67(15):17-20

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn050606.pdf

  38. 37

    Schneck V (2012) Prüfung von Pappelklonen aus einem alten Sortiment auf Anbaueignung für Energieholzpflanzungen. Beitr Nordwestdt Forstl Versuchsanst 8:370-371

  39. 38

    Liesebach M, Eichel P, Zander M (2012) Vergleich von 30 Pappelnachkommenschaften der Sektion Populus an 7 Versuchsorten. Beitr Nordwestdt Forstl Versuchsanst 8:347-348

  40. 39

    Liesebach M, Schneck V, Wolf H (2012) Züchtung von Aspen für den Kurzumtrieb. Beitr Nordwestdt Forstl Versuchsanst 8:71-90

  41. 40

    Eusemann P, Fehrenz S, Schröder H, Ziegenhagen B, Bialozyt R (2011) Charakterisierung von Sorten und Klonen der Pappel : Verbesserung der Vergleichbarkeit verschiedener Labore. AFZ Der Wald 66(22):32-33

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn049620.pdf

  42. 41

    Liesebach H, Schneck V, Ewald E (2011) Klonidentifizierung in der Gattung Populus L. mit nuklearen Mikrosatellitenmarkern. Mitt Forschungsanst Waldökologie Forstwirtsch 69/11:115-122

  43. 42

    Liesebach H, Naujoks G, Ewald D (2011) Successful hybridisation of normally incompatible hybrid aspen (Populus tremula x P. tremuloides) and eastern cottonwood (P. deltoides). Sex Plant Reprod 24(3):189-198, doi:10.1007/s00497-010-0156-6

  44. 43

    Liesebach H, Schneck V, Ewald E (2010) Clonal fingerprinting in the genus Populus L. by nuclear microsatellite loci regarding differences between sections, species and hybrids. Tree Genetics Genomes 6(2):259-269, DOI:10.1007/s11295-009-0246-5

  45. 44

    Schröder H, Fladung M (2010) Unterscheidung von Pappelarten und -klonen - molekulare Marker machen's möglich. Forst Holz 65(11):18-21

  46. 45

    Ewald D (2008) Erzeugung und Nutzung diploider Pollen bei Gehölzen. Vortr Pflanzenzüchtung 74:83-89

  47. 46

    Naujoks G, Liesebach M (2006) Vegetative propagation of difficult-to-root Salix caprea L. clones for pathogenicity tests. In: Jezowski S, Wojciechowicz MK, Zenkteler E (eds) Alternative plants for sustainable agriculture. Poznan: Institute of Plant Genetics, Polish Academy of Sciences, pp 33-37

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