Im zweiten Teilvorhaben wurden die produktivsten Torfmoose in axenische In vitro-Kultur gebracht, indem Zellen mit Stammzellcharakter durch Oberflächensterilisierung dekontaminiert werden. Nach Regeneration der Torfmoose wurden die Kultivare züchterisch bearbeitet, indem durch Protoplastenisolierung und –fusion in der Produktivität gesteigerte polyploide Kultivare erzeugt wurden. Für die Massenvermehrung im Photobioreaktor wurden geeignete Kulturparameter (Medienzusammensetzung, pH, Temperatur, Licht) entwickelt und die Produktion in 5l-Rührkessel-Photobioreaktoren etabliert. Die Kulturparameter wurden in enger Zusammenarbeit mit den Partnern im TV_KIT entwickelt und alle Ergebnisse für die Massenvermehrung im Trickle bed-Reaktor zur Verfügung gestellt.

Die Ziele im Gesamtvorhaben "MOOSzucht" waren eine Produktivitätssteigerung auf züchterischer Basis, um Torfmoos rentabel anzubauen und die massenhafte Vermehrung von Torfmoos als Saatgut, für die Umsetzung von Torfmooskultivierung im industriellen Maßstab.

Ergebnisse: 

Im Projekt MOOSzucht ist es gelungen, die Sammlung der bereits bestehenden fünf Torfmoos-Arten auf 22 Torfmoos-Arten in axenischen Kulturen zu erhöhen. Davon wurden 18 Arten aus Sporen regeneriert (Heck et al. 2021a, DOI: 10.1111/nph.16922). 

Zwölf hochproduktive Mikroprovenienzen konnten durch Dekontamination von vegetativem Material in axenische Kultur aufgenommen werden. Von allen Arten wurden der Klon mit dem höchsten Biomassezuwachs sowie der Ploidiegrad bestimmt. Beim Ploidiegrad wurden innerhalb einer Art keine Abweichungen festgestellt. Für sechs priorisierte Arten wurden die Kulturbedingungen optimiert. In parallelen Experimenten mit kleinen Kulturvolumina von 50 - 200 ml wurden folgende Kulturparameter bestimmt: Medienzusammensetzung, Nährstoffverbrauch, Temperatur, CO2-Begasung, Lichtintensität und Beleuchtungsdauer. 

Die gewonnenen Erkenntnisse konnten auf die Kultivierung in 5 L-Photobioreaktoren übertragen werden (erfolgreiches Upscaling). Der Photobioreaktorprozess wurde für S. palustre, S. squarrosum und S. fuscum erfolgreich durchgeführt: mit für S. squarrosum 25-facher, für S. palustre 40-facher und für S. fuscum 50-facher Biomassezunahme, jew. innerhalb von 24 Tagen (Heck et al. 2021b, DOI: 10.1016/j.biteb.2021.100729).