Die Intensivierung des Rapsanbaus in den letzten Jahren hat zu einem verstärkten Aufkommen des bodenbürtigen Gefäßpathogens V. longisporum geführt. Die für den Pilz charakteristischen Mikrosklerotien können langjährig im Boden überdauern, akkumulieren und somit zur fortdauernden Bodenkontamination führen. Eine Infektion mit V. longisporum kann bereits im Herbst erfolgen, wenn durch Wurzelexsudate stimulierte Mikrosklerotien auskeimen und direkt die Wurzelepidermis der Rapspflanze penetrieren. Einer sowohl intra-als auch interzellulär gerichteten Ausbreitung bis zu den Gefäßelementen schließt sich eine langanhaltende Phase des Pilzes im Gefäßsystem an. In dieser latenten Phase zeigen sich keine auffälligen Symptome an der Pflanze, erst zum Ende der Pflanzenentwicklung zeigt sich halbseitige Stängelverbräunung und vorzeitige Abreife kann zu Ertragseinbußen führen. Der Pilz bleibt so lange auf die Gefäße beschränkt bis die Pflanze in die Seneszenzphase eintritt. Dann erfolgt eine Besiedelung der angrenzenden parenchymatischen Zellen und die Bildung von Mikrosklerotien. Mit Pflanzenresten können diese wieder in den Boden gelangen. Da derzeit keine adequaten Pflanzenschutzmittel zur Verfügung stehen, ist der Anbau resistenter Sorten eine wirkungsvolle Maßnahme die Verbreitung des Pilzes einzudämmen und der Anreicherung von Mikrosklerotien im Boden entgegenzuwirken. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein entscheidender Beitrag zur Züchtung neuer resistenter Genotypen geleistet. Phänotypisierungen zur Identifizierung resistenter B. napus-Linien (darunter auch DH-Linien) erfolgten unter kontrollierten Bedingungen im Gewächshaus in Göttingen. Darüber hinaus wurde die Resistenz ausgewählter B. napus-Linien in zwei aufeinander folgenden Jahren anhand von Feldversuchen in Göttingen, an verschiedenen Standorten in Norddeutschland und an einem Standort in Südschweden evaluiert. Eine Untersuchung der von 2004 bis 2009 im Gewächshaus getesteten B. napus Akzessionen wurde hinsichtlich der Häufigkeitsverteilungen der berechneten normierten AUDPC-Werte betrachtet. So konnte deutlich gezeigt werden, dass sich das Resistenzlevel in den aktuellsten Screenings deutlich verbessert hat im Vergleich zum Beginn der Screenings. Die Reproduzierbarkeit der Screenings wurde deutlich durch die Betrachtung der normierten AUDPC-Werte der Referenzsorten ‘Falcon’ und ‘Express’. So waren die normierten AUDPC-Werte der mittelgradig resistenten Referenzsorte ‘Express’ durchgängig niedriger im Vergleich zu der anfälligen Sorte ‘Falcon’, was für die Robustheit der Methodik spricht. Der Vergleich zwischen Gewächshaus- und Feldversuchen zeigte, dass eine geringe Korrelation zwischen den im Feld und Gewächshaus getesteten Akzessionen besteht und macht die Komplexität der Untersuchungen deutlich. Ein Screening von Genotypen kann jedoch nur schnell und in großem Umfang unter Gewächshaus-Bedingungen erfolgen. Die erweiterte Testung im Feld ist dann jedoch nötig, um die Resistenz unter zusätzlichem abiotischem Stress zu evaluieren. Neben der Bewertung des Befallsgrades (Befallshäufigkeit, Befallsstärke) mittels Stoppelbonitur wurde eine alternative Bewertungsmethode zur Evaluierung der Resistenz im Feld kultivierter Rapspflanzen gegenüber V. longisporum entwickelt. Die Entwicklung einer sensitiven real-time PCR (qPCR)-Methode zur Detektion von V. longisporum in Rapsstängeln beinhaltete die Bewertung zweier unterschiedlicher Primer, abzielend auf die internal transcribed spacer (ITS) Region bzw. auf die β-Tubulin-Region, die hinsichtlich ihrer Sensitivität und Spezifität analysiert wurden. Die hier getesteten ITS-Primer wiesen eine hohe Sensitivität gegenüber genomischer Pilz-DNA auf, jedoch wurde keine Spezifität gegenüber V. longisporum Isolaten festgestellt; vielmehr wurden V. dahliae Isolate und zwei weitere Verticillium Arten mit ITS-Primern detektiert. Das zweite getestete Primerpaar zeigte hingegen eine hohe Spezifität gegenüber V. longsiporum Isolaten, lediglich 3 von 15 getesteten V. longisporum Isolaten wurden nicht erfasst. Die Sensitivität dieser Primer war jedoch im Vergleich zu den ITS-Primern stark verringert. Die ITS-basierte qPCR Analyse führte zur Detektion des Pathogens noch vor der Symptomausbildung im Feld. So konnte in der Saison 2008/09 am Standort Göttingen gezeigt werden, dass frühe Infektionen bereits zu BBCH 65 auftraten und innerhalb weniger Wochen eine massive Besiedelung anfälliger Sorten erfolgte. Zudem konnte die pilzliche DNA-Konzentration in infizierten Rapsstängeln verschieden anfälliger Sorten quantifiziert und eine Korrelation zwischen der herkömmlichen Stoppelbonitur und dem Screening im Gewächshaus hinsichtlich der Einordnung der Resistenzniveaus hergestellt werden. Dies unterstützt die Verwendung der molekularen Methode als Alternative zur Stoppelbonitur. Neben der Verbesserung der Detektion von V. longisporum im Feld wurde die Pathogen-Wirt-Interaktion hinsichtlich der Ausbildung von Resistenzmechanismen charakterisiert. Dazu wurden zwei verschieden anfällige B. napus-Linien nach Inokulation mit V. longisporum sowohl auf histologischer als auch auf molekularbiologischer Ebene im Hypokotylbereich untersucht. Dieser Abschnitt, der den Bereich vom Wurzelhals bis zum Keimblattansatz markiert, konnte in vorangegangenen Untersuchungen als Schlüsselgewebe für die Ausbildung von Resistenzstrukturen identifiziert werden (Eynck et al., 2009). Anknüpfend an diese Untersuchungen wurden mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) genotypabhängige Resistenzstrukturen wie Gefäßverschlüsse und morphologische Veränderungen des Gefäßbereiches untersucht und begleitende qPCR-Messungen dokumentierten die Pathogenausbreitung. Diese ließen erkennen, dass der anfällige Genotyp im Vergleich zum resistenten Genotyp schneller besiedelt wird. Jedoch zeigten beide mit V. longisporum inokulierten Genotypen ähnliche ultrastrukturelle Veränderungen im vaskulären Bereich. So konnten Veränderungen an vaskulären Zellwänden wie elektronendichte Ablagerungen und Degradation primärer Zellwände im Bereich der Tüpfel beobachtet werden. Zudem konnte das Verschließen von Gefäßelementen mittels gelartiger Strukturen nachgewiesen werden. Unsere Untersuchungen lassen vermuten, dass der resistente Genotyp fähig ist Infektionen schneller zu erkennen und Resistenzmechanismen zielgerichteter und intensiver zu aktivieren. Da eine V. longisporum-Infektion in dem untersuchten resistenten Genotyp SEM 05-500256 u. a. zu einer verstärkten Bildung von Gefäßbarrieren im Hypokotylbereich führt (Eynck et al., 2009), wurde eine Beeinträchtigung des pflanzlichen Wassertransportes vermutet. Zur Klärung dieser Frage wurde der resistente Genotyp zusätzlich zu einer Infektion mit V. longisporum Trockenstressbedingungen (30% Feldkapazität) ausgesetzt und physiologische Parameter (Gaswechselmessungen), Befallswerte (AUDPC, Stauchung) und agronomische Parameter (Phänologisches Entwicklungsstadium, Anzahl Seitentriebe, Ertragsparameter) erfasst und im Vergleich zu der anfälligen Sorte ‘Falcon’ evaluiert. Weder die Befallsparameter noch die agronomischen Parameter zeigten eine Beeinträchtigung der Resistenz von SEM bei V. longisporum-Infektion in Kombination mit Trockenstress an.

Phytopathogene <i>Fusarium</i> spp.treten weltweit in landwirtschaftlichen Kulturen auf und führen häufig zur Ertragsreduktion, Verschlechterung der Produktqualität sowie Kontaminationen der Erntegüter mit toxischen Sekundärmetaboliten, sog. Mykotoxinen. Die durch <i>Fusarium spp.</i> hervorgerufene partielle Taubährigkeit (FHB) des Weizens und anderer Getreidearten sowie die <i>Fusarium</i> Kolbenfäule an Mais sind aus ökonomischer Sicht von besonderer Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Verwendung von volatilen organischen Verbindungen (VOCs) zur Detektion von Fusariosen an Sommerweizen und Hybridmais unter Gewächshausbedingungen untersucht. Maiskolben wurden mit <i>F. graminearum</i>, <i>F. verticillioides</i> und <i>F. subglutinans</i> infiziert, während Weizenähren mit Sporensuspensionen von <i>F. graminearum</i>, <i>F. avenaceum</i> und <i>F. poae</i> inokuliert wurden. Auch Mischinfektionen wurden durchgeführt. Für die Sammlung der VOCs wurde ein statisches Verfahren (Festphasenmikroextraktion, SPME) sowie ein dynamisches Verfahren (open-loop stripping, OLS) eingesetzt. Die Analyse erfolgte in beiden Fällen mittels GC-MS. Ein nichtparametrischer Test (Kruskal-Wallis) wurde zur Identifikation von spezifischen volatilen Markern herangezogen. Auf diese Weise konnte an Mais ein Set aus 27 volatilen Biomarkern für die Infektion mit <i>Fusarium</i> spp. ermittelt werden. Die Kombination der VOCs ermöglichte hier die Unterscheidung zwischen Infektionen mit <i>F. graminearum</i> und <i>F. verticillioides</i>. An Weizen konnte ein Set aus 13 charakteristischen VOCs für den <i>Fusarium</i> Befall ermittelt werden. Die selektierten volatilen Marker beinhalteten sowohl einfache Moleküle mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen (C₅ - C₈), welche häufig von Pflanzen und Mikroorganismen emittiert werden, als auch infektionsspezifische Sesquiterpene (C₁₅H₂₄). In Zeitreihenversuchen konnte gezeigt werden, dass ein Großteil der relevanten VOCs bereits nach kurzer Zeit emittiert wird. So waren in Mais volatile Biomarker detektierbar, bevor Symptome am Kolben erkennbar waren (4 – 8 Tage nach der Inokulation). Ein Monitoring von VOC Profilen im Hinblick auf volatile Marker könnte eine schnelle und nicht-destruktive Detektion von <i>Fusarium</i> Infektionen (ggf. auch Risikoabschätzung zur Mykotoxinbelastung), z.B. im Feld oder Lager, ermöglichen. Hierfür stehen transportable Detektoren zur Verfügung. Das makrozyklische Lacton Zearalenon (ZEN) wird von mehreren <i>Fusarium</i> spp. produziert und besitzt eine östrogene Wirkung auf den menschlichen und tierischen Organismus. Schweine gelten diesbezüglich als besonders anfällig. ZEN wird in gemäßigten Klimazonen regelmäßig in Lebens- und Futtermitteln nachgewiesen. Bislang wurden zahlreiche Bioassays für die Detektion von ZEN beschrieben. Sie basieren meist auf den menschlichen Östrogenrezeptoren α und β und reagieren unspezifisch auf eine Vielzahl von östrogenen Substanzen (z.B. Genistein, 17β-Estradiol). Die vorliegende Arbeit beschreibt erstmalig ein Bioassay zur spezifischen Detektion von ZEN sowie dem kritischen Metabolit α-Zearalenol (α-ZOL). Das Assay basiert auf einer <i>zes2::gfp</i> Mutante des Mykoparasiten <i>Gliocladium roseum</i> und ermöglicht eine Detektion von ZEN in Feldproben (z.B. kontaminierter Mais). Schritte zur Probenvorbereitung und Extraktion, einschließlich Aufreinigung mit Immunoaffinitätssäulen, sowie die Kultur des Inditaktorstammes wurden optimiert. Das Assay eignet sich für die qualitative Detektion von ZEN in einem weiten Konzentrationsbereich sowie für eine quantitative ZEN Bestimmung in kontaminierten Mais Feldproben im Bereich zwischen 0,9 mg kg^-1 und 90 mg kg^-1. Neben der Detektion in Feldproben, konnte das Bioassay erfolgreich für ein Screening von Pilzstämmen zur Identifikation von ZEN-Produzenten eingesetzt werden. Das hier beschriebene <i>G. roseum zes2::gfp</i> Bioassay kann mit einer einfachen Laborausstattung durchgeführt werden und eignet sich möglicherweise für die Anwendung in Entwicklungsländern.

Als Reaktion auf die fortschreitende, anthropogen bedingte Veränderung und Zerstörung der Ökosysteme fand 1992 die Konferenz der Vereinten Nationen über Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro statt. Die Konferenz markiert aus heutiger Sicht einen Startpunkt multilateraler Umweltschutzbemühungen, da offiziell formuliert wurde, dass die lokal auftretenden Umweltprobleme durch globale Veränderungen hervorgerufen werden und nur durch gemeinsame Bemühungen auf internationaler Ebene zu bewältigen sind. Ergebnis dieser Konferenz war die Verabschiedung verschiedener internationaler Abkommen zum Umweltschutz. Wälder spielen dabei in ihrer Funktion als Kohlenstoffspeicher und als terrestrischer Lebensraum mit der höchsten Artenvielfalt eine zentrale Rolle. Vor diesem Hintergrund stellen sich für die Waldinventur neue Aufgaben, sowohl bezüglich der zu erfassenden Zielgrößen als auch hinsichtlich der Rahmenbedingungen, da die erhobenen Informationen nicht mehr nur auf Betriebsebene für die Planung der Bewirtschaftung verwendet werden, sondern auch für die Erfüllung der internationalen Berichtspflichten. Als zentrale Größe des Waldmonitorings muss die Waldfläche gesehen werden, da sie die Grundlage für die meisten Berechnungen ist. Daneben wird die Waldfragmentierung, also die Form und räumliche Verteilung der Waldflächen, häufig als Indikator für die Biodiversität diskutiert. Die fernerkundliche Erfassung der Waldfläche und die Beschreibung der Waldfragmentierung mit Landschaftsstrukturmaßen (LSM) im Kontext der internationalen Umweltabkommen ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Zielsetzung ist es, kritische methodische und technische Aspekte, welche die Schätzung der Waldfläche und die Berechnung der LSM beeinflussen, zu identifizieren und ihre Wirkungen zu analysieren. Anhand einer Literaturrecherche wurden zunächst vier kritische Faktoren identifiziert: i) die Walddefinition, ii) die Waldranddefinition, iii) der Beobachtungsmaßstab und iv) das Landschaftsmodell, welches für die Berechnung der LSM verwendet wird. Die Effekte und Wechselwirkungen zwischen den vier genannten Faktoren wurden im zweiten Teil der Arbeit auf Grundlage einer Simulationsstudie untersucht. Dafür wurden Kronenkarten und Geländemodelle auf Basis von Gauß'schen Zufallsfeldern in verschiedenen Auflösungstufen simuliert. Durch Variation der Mindestüberschirmung  und der Größe der Referenzfläche, auf der die Überschirmung gemessen wird, konnten aus den Kronenkarten Waldkarten mit unterschiedlichen Wald- und Waldranddefinitionen erstellt werden. Zusätzlich wurde der Einfluss des Landschaftsmodells auf die Berechnung der LSM untersucht. Dies geschah mit Hilfe eines neuen Verfahrens, das die Berechnung der LSM im dreidimensionalen Raum ermöglicht. Die Ergebnisse der Simulation zeigen, dass alle vier Faktoren einen wesentlichen Einfluss auf die Waldflächenkarten haben können. Dabei ergeben sich besonders für die Kronenüberschirmung und die Referenzflächengröße spezifische Wechselwirkungen, die sich teilweise mit einem einfachen geometrischen Waldrandmodell theoretisch erklären lassen. So zeigt sich, dass besonders für Walddefinitionen mit einer Mindestüberschirmung, die stark von 50 % abweicht, die Referenzflächengröße einen erheblichen Einfluss auf die Waldfläche und Fragmentierung hat. Basierend auf den Ergebnissen der Simulationstudie wurde im 3. Teil der Arbeit ein Klassifikationschschema entwickelt, das es ermöglicht spezifische Kriterien einer Walddefinition in den Auswertungs- und Klassifikationsprozess von Fernerkundungsdaten zu integrieren, um standardisierte Waldkarten zu erstellen. Beispielhafte Grundlage war die Walddefinition der Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), die Wald als eine Landnutzungsform beschreibt. Im Gegensatz zu Landbedeckungsformen können Landnutzungsklassen nicht direkt in Fernerkundungsdaten beobachtet werden. Zur Erstellung einer Landnutzungskarte  müssen daher neben den Landbedeckungsklassen weitere Kontextinformationen berücksichtigt werden. Dafür wurde in der vorliegenden Arbeit ein hierarchischer Klassifikationsschlüssel entwickelt, der ausgehend von einer Landbedeckungskarte, eine Landnutzungs- und eine Waldkarte generiert. Die benötigten Kontextinformationen werden dabei mit Hilfe von Entscheidungsbäumen, die auf eine fixe Referenzfläche angewendet werden, berücksichtigt. Dieses Verfahren ermöglicht es, Waldkarten zu erstellen, die einer bestimmten vorher festgelegten  Walddefinition entsprechen. Insofern kann das Verfahren zur Standardisierung der Waldflächenerfassung beitragen.  Darüber hinaus bietet es die Möglichkeit die Walddefinition durch Änderung der Kriterien oder der Schwellenwerte flexibel anzupassen, sodass es als wissenschaftliches Werkzeug zur Analyse des Effektes verschiedener Walddefinitionen verwendet werden kann. Im letzten Teil der Arbeit wurde eine Fallstudie durchgeführt, die untersucht inwieweit sich das entwickelte Verfahren operational für die Waldflächenerfassung einsetzen lässt. Da der Fokus der internationalen Umweltabkommen auf den tropischen Waldgebieten liegt, wurden für die Fallstudie zwei unterschiedliche tropische Waldlandschaften in Costa Rica ausgewählt. Zur Klassifikation der Landbedeckung kamen Satellitenbilder des RapidEye-Systems mit einer räumlichen Auflösung von 5 m zum Einsatz. Für die Klassifikation der Landbedeckung wurde zunächst eine Software entwickelt, welche atmosphärische und topographische Korrekturen, Bildverbesserung, nicht-parametrische Klassifikationsverfahren und den, im dritten Teil der Arbeit entwickelten hierarchischen Klassifikationsansatz für die Erstellung der Landnutzungskarten, implementiert. Die Ergebnisse der Fallstudie zeigen, dass das entwickelte Verfahren geeignet ist, Waldkarten für stark fragmentierte tropische Landschaften zu erstellen. Die Waldkarten entsprechen einer zuvor festgelegten Walddefinition (z. B. FAO), in der die einzelnen Kriterien (u. a. Mindestüberschirmung, Mindestgröße, vorherrschende Landnutzung) während der Klassifikation explizit geprüft werden. Die vorliegende Arbeit zeigt theoretisch, empirisch und auch in der praktischen Anwendung, dass eine Vielzahl von Faktoren die Erfassung der Waldfläche beeinflusst. Einer der wichtigsten Faktoren ist dabei die Walddefinition. Die übliche Praxis bei der fernerkundlichen Erstellung von Waldkarten, die Klasse "Wald" ohne expliziten Bezug auf geeignete Kriterien direkt auszuweisen, führt zu großen Unsicherheiten bei der Waldflächenschätzung und ist im Rahmen von international verbindlichen Abkommen kaum akzeptabel. Die Entscheidung welche Walddefinition verwendet werden soll, wird in politischen Verhandlungen bestimmt. Aufgabe der Waldinventur muss es dann sein, diese politischen Vorgaben umzusetzen. Die hier vorgestellten Methoden können insofern zur Standardisierung der fernerkundlichen Waldflächenerfassung beitragen, als das sie transparente Entscheidungsregeln implementieren und somit konsistente Waldkarten erzeugen.

Bei der routinemäßigen Anwendung der Mikrosporenkultur zur Herstellung doppelt-haploider Linien kommt es bis heute zu Engpässen in der praktischen Rapszüchtung. Die Hauptprobleme stellen eine unzureichende Colchizin-induzierte Diploidisierungsrate und eine niedrige direkte Regeneration von Pflanzen aus Mikrosporen-Embryonen dar. Ein hoher Prozentsatz an Rapsembryonen aus Mikrosporenkultur durchläuft den Prozess der sekundären Embryogenese, der eine zeitintensive Subkultivierung erfordert. Hierbei werden die direkten Sprossansätze wiederholt von undifferenziertem Gewebe freigeschnitten bis eine Überführung in Erde und die letztendliche Regeneration zu doppelt-haploiden Pflanzen möglich ist. Die vorliegende Doktorarbeit besteht aus zwei Studien, die sich mit dem Thema: „Methodische Verbesserungen der Mikrosporenkultur in Brassica napus L.“ auseinandersetzen. Ziel der ersten Studie war die Erhöhung der Colchizin-induzierten Diploidisierungsrate von Mikrosporen ohne die Regeneration von Pflanzen aus den Mikrosporen-Embryonen zu verringern und damit die Entwicklung zu doppelt-haploiden Pflanzen zu verzögern. Aufgrund der hohen Toxizität von Colchizin wurden die weniger toxischen Mitosehemmstoffe Amiprophos-methyl (APM) und Pronamid, die eine höhere Affinität zu Pflanzentubulin als Colchizin besitzen, allein und in Kombination mit Colchizin untersucht. Eine Kombination dieser Mitosehemmstoffe führte zu keiner effizienten Diploidisierungsrate; demnach konnte ein synergistischer Effekt ausgeschlossen werden. Die acht untersuchten Winterrapsgenotypen erzielten eine Diploidisierungsrate von 40% bis 64%. Die Mitosehemmstoff-Behandlungen der isolierten Mikrosporen variierten hierbei zwischen 33% (3 µM APM, 72 Stunden) und 70% (25 µM Colchizin, 72 Stunden). Ein signifikanter Einfluss der Mitosehemmstoffe auf die Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen konnte nicht nachgewiesen werden. In Abhängigkeit der Genotypen konvertierten 14% bis 23% direkt. Unterschiedliche getestete Colchizinkonzentrationen (250, 150, 125, 25 µM) zeigten für 4 untersuchte Genotypen eine Colchizin-induzierte Diploidisierungsrate von 58% bis 66%, wobei die Behandlung 250 µM Colchizin für 48h die höchste Rate aufwies. Ein signifikanter Einfluss von Dimethylsulfoxid (DMSO), das oftmals als Lösungsmittel der angewendeten Mitosehemmstoffe verwendet wird, konnte jedoch nicht in den untersuchten Konzentrationen (0,3% und 3%) in Kombination mit der Colchizin-Behandlung (250 µM, 72 Stunden) auf die Diploidisierungsrate und die direkte Konversionsrate nachgewiesen werden. Weiterhin wurden 17 Winterrapsgenotypen bezüglich ihrer spontanen und ihrer Colchizin-induzierten Diploidisierungsrate untersucht und deren Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen zu Regeneraten mit direkten Sprossansätzen bestimmt. Die ausgewählten Genotypen enthielten sowohl Sorten als auch F1–Hybriden. Die spontan-induzierte Diploidisierungsrate zeigte eine große Variation von 15% bis 69%. Im Vergleich dazu erreichte die Colchizin-induzierte Diploidisierungsrate Werte von 40% bis 83%. Die Mikrosporen-Embryonen der getesteten Genotypen wiesen ebenfalls eine große Spannbreite bezüglich ihrer direkten Konversionsrate auf. Die Ergebnisse zeigten keinen signifikanten Einfluss der Mitosehemmstoff-Behandlung auf den Regenerationserfolg der Mikrosporen-Embryonen zu Pflanzen. Sowohl die beobachtete spontane und die Mitosehemmstoff-induzierte Diploidisierung als auch die Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen zu Regeneraten mit direkten Sprossansätzen waren stark Genotyp-abhängig. Ziel der zweiten Studie war die Erhöhung der direkten Regeneration der Mikrosporen-Embryonen zu Pflanzen trotz der starken Abhängigkeit der Genotypen. Zunächst wurde der Einfluss von zehn unterschiedlichen Sprossregenerationsmedien mit und ohne Phytohormone (Gibberellinsäure, 6-Benzylaminopurin, 3-Indolylbuttersäure) und eine 14-tägige Kältebehandlung bei 4 °C (Lichtthermostat) auf die direkte Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen von 5 Winterrapsgenotypen untersucht. Die 14-tägige Kältebehandlung erfolgte sowohl unter acht Stunden Licht als auch in Dunkelheit. Die Standardkultivierung der Mikrosporen-Embryonen erfolgte im Kulturraum bei 26 °C und 12 Stunden Licht. 13% bis 39% der Mikrosporen-Embryonen konvertierten direkt, wobei die höchste Rate von 43% nach Kultivierung der Embryonen auf Gamborg B5-Medium mit 0.1 mg/L Gibberellinsäure resultierte. Die Mittelwerte der Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen zu Regeneraten mit direkten Sprossansätzen aller untersuchten Genotypen und Kulturmedien wurden durch die 14-tägige Kältebehandlung (28%) gegenüber der Standardkultivierung (14%) signifikant erhöht. Nachfolgend wurde der Einfluss der vier effizientesten Sprossregenerationsmedien und eine 14-tägige Kältebehandlung bei 1.5 °C und bei 4 °C (Lichtthermostat) auf die Konversionsrate von Mikrosporen-Embryonen von 13 Winterrapsgenotypen untersucht. Die Kältebehandlung bei 1.5 °C erfolgte unter Lichtabwesenheit als auch unter acht Stunden Licht. Die Kältebehandlung bei 4 °C erfolgte dagegen in Dauerlicht und Dauerdunkel. Zwischen 29% und 76% der Mikrosporen-Embryonen konvertierten direkt. Im Vergleich zur Kultivierung unter Standardbedingungen konnte mit der Kältebehandlung eine signifikante Erhöhung erzielt werden (von 21% auf bis zu 71%). Nach vorheriger Kultivierung der Mikrosporen-Embryonen auf den unterschiedlichen Kulturmedien variierte die Konversionsrate zwischen 50% (MS) und 60% (B5 mit 0.1 mg/L Gibberellinsäure). Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten, dass trotz einer vorherrschenden starken Abhängigkeit vom Genotyp, die direkte Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen mit Kältebehandlung (1.5 °C im Dauerdunkel) signifikant erhöht werden konnte. Fast alle Genotypen zeigten Konversionsraten der Mikrosporen-Embryonen von über 70%. Es ist demnach möglich die sekundäre Embryogenese und die damit verbundene zeitintensive in vitro-Subkultivierung erheblich zu reduzieren, und dadurch den Entwicklungsprozess von doppelt-haploiden Linien zur Verwendung in der praktischen Rapszüchtung zu beschleunigen.

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Die letzten zwanzig Jahre haben gezeigt, dass die Integration luftgestützter Lasertechnologien (Light Detection and Ranging; LiDAR) in die Erfassung von Waldressourcen dazu beitragen kann, die Genauigkeit von Schätzungen zu erhöhen. Um diese zu ermöglichen, müssen Feldaten mit LiDAR-Daten kombiniert werden. Diverse Techniken der Modellierung bieten die Möglichkeit, diese Verbindung statistisch zu beschreiben. Während die Wahl der Methode in der Regel nur geringen Einfluss auf Punktschätzer hat, liefert sie unterschiedliche Schätzungen der Genauigkeit. In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss verschiedener Modellierungstechniken und Variablenauswahl auf die Genauigkeit von Schätzungen untersucht. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt hierbei auf LiDAR Anwendungen im Rahmen von Waldinventuren. Die Methoden der Variablenauswahl, welche in dieser Studie berücksichtigt wurden, waren das Akaike Informationskriterium (AIC), das korrigierte Akaike Informationskriterium (AICc), und das bayesianische (oder Schwarz) Informationskriterium. Zudem wurden Variablen anhand der Konditionsnummer und des Varianzinflationsfaktors ausgewählt. Weitere Methoden, die in dieser Studie Berücksichtigung fanden, umfassen Ridge Regression, der least absolute shrinkage and selection operator (Lasso), und der Random Forest Algorithmus. Die Methoden der schrittweisen Variablenauswahl wurden sowohl im Rahmen der Modell-assistierten als auch der Modell-basierten Inferenz untersucht. Die übrigen Methoden wurden nur im Rahmen der Modell-assistierten Inferenz untersucht. In einer umfangreichen Simulationsstudie wurden die Einflüsse der Art der Modellierungsmethode und Art der Variablenauswahl auf die Genauigkeit der Schätzung von Populationsparametern (oberirdische Biomasse in Megagramm pro Hektar) ermittelt. Hierzu wurden fünf unterschiedliche Populationen genutzt. Drei künstliche Populationen wurden simuliert, zwei weitere basierten auf in Kanada und Norwegen erhobenen Waldinveturdaten. Canonical vine copulas wurden genutzt um synthetische Populationen aus diesen Waldinventurdaten zu generieren. Aus den Populationen wurden wiederholt einfache Zufallsstichproben gezogen und für jede Stichprobe wurden der Mittelwert und die Genauigkeit der Mittelwertschätzung geschäzt. Während für das Modell-basierte Verfahren nur ein Varianzschätzer untersucht wurde, wurden für den Modell-assistierten Ansatz drei unterschiedliche Schätzer untersucht. Die Ergebnisse der Simulationsstudie zeigten, dass das einfache Anwenden von schrittweisen Methoden zur Variablenauswahl generell zur Überschätzung der Genauigkeiten in LiDAR unterstützten Waldinventuren führt. Die verzerrte Schätzung der Genauigkeiten war vor allem für kleine Stichproben (n = 40 und n = 50) von Bedeutung. Für Stichproben von größerem Umfang (n = 400), war die Überschätzung der Genauigkeit vernachlässigbar. Gute Ergebnisse, im Hinblick auf Deckungsraten und empirischem Standardfehler, zeigten Ridge Regression, Lasso und der Random Forest Algorithmus. Aus den Ergebnissen dieser Studie kann abgeleitet werden, dass die zuletzt genannten Methoden in zukünftige LiDAR unterstützten Waldinventuren Berücksichtigung finden sollten.

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