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Understanding genetic variation and its influence to adapt to the environment is a fundamental aspect of contemporary forest science. Long-term observations gained with provenance trials provide an essential foundation to address climatic change and guide the strategic development of future management prescriptions. Only with a sound scientific knowledge can we make evidence-based decisions that promote a sustainable forestry and enhance ecosystem resilience.
![[Translate to English:] Die Mitarbeiter*innen des Arbeitsbereichs betreuen bundesweit über 400 Vesuchsflächen](/media/_processed_/f/e/csm_Versuchsflaechen_8a314083df.jpg)
Many tree species have a wide distribution range that spans a variety of climatic and site conditions. As a result, genetic differences develop within a species, since individual populations adapt to their specific growing environments. Understanding these differences is essential for identifying resilient and vigorous provenances that can withstand the challenges posed by environmental and climatic changes.
To assess the cultivation potential and adaptability of various broadleaf and conifer species, we rely on so-called provenance trials. In these trials, populations of the same tree species from different regions are tested under identical conditions. This allows us to draw conclusions about their performance, resilience, and adaptability. With the progression of climate change, this work is becoming increasingly important.
Climatic changes such as prolonged droughts, higher temperatures, or extreme weather events call for tree species and provenances capable of coping with these stresses. There is a great need for research, as many questions remain unanswered—for example, how quickly populations can adapt to new environmental conditions or to what extent genetic differences contribute to this adaptation. The analysis of our extensive datasets plays a key role here. It enables us to make well-founded predictions about the future development of forests and to devise sustainable strategies for forestry.
Ongoing tasks:
Assessment of the suitability and variability of provenances of native tree species
Evaluation of the variability of non-native tree species and their suitability for cultivation in Germany
Delineation of provenance regions and deployment zones
In forest tree breeding research, intensive efforts are being made to optimize biomass and high-quality timber production across various tree species in order to meet both ecological and economic demands. Our focus lies on the improvement of vitality, growth performance, and wood quality—particularly in response to emerging challenges such as climate change, shifting environmental conditions, and the spread of pests and diseases.
The primary goal of forest tree breeding is to increase timber production on the same land area, thereby contributing to meeting society’s growing demand for wood. Enhanced growth performance also contributes to increased CO₂ sequestration. Improving wood quality is essential for enabling multiple material uses before the wood is ultimately used for energy purposes (cascade use).
Our work mainly focuses on economically important conifer species such as Scots pine and Douglas-fir. Of particular interest are so-called plus trees, trees selected for their outstanding characteristics. These are vegetatively propagated via grafting to produce genetically identical clones, which are then conserved in clonal archives and seed orchards. In the medium term, seed orchards enable efficient and high-quality seed production, which is crucial for establishing stable and productive forest stands.
Over the past decade, we have also conducted research on fast-growing tree species such as poplar, larch, black locust, and willow. These species are characterized by short rotation cycles and versatile uses. They are important not only for energy and raw material production but also for increasing carbon sequestration and providing a range of ecosystem services.
Ongoing tasks:
Progeny testing from controlled crossings to determine breeding values
Suitability testing of fast-growing tree species for timber production
The evaluation and documentation of forest genetic resources at national as well as European level are another key focus of our work. The stands selected for conservation serve as an important baseline for forest tree breeding, and their long-term monitoring helps answering questions related to climate change.
To this end, clone archives are maintained as an ex situ conservation measure.
Ongoing task:
- Conservation of forest genetic resources (genetic conservation)
- Fagus orientalis as an alternative tree species in climate change (OrientBuche)
- Accelerated pine breeding for growth and drought tolerance using genomic selection (GS Kiefer)
- Hornbeam - From servant to an alternative tree species for the future (Hainbuche)
- Seed orchards of the future (OptiSaat)
- Genetics and dendroecology of beech: drought stress, in vitro culture and genomics (BucheTIG)
- Assessment of adaptability and growth performance of Norway maple (SpitzAhorn)
- Strategies for the production of value timber (Wertholz)
- Growth and drought stress tolerance in a red oak provenance trial (RubraSelect)
- Genetics and breeding of ash (FraxGen)
- Principles and strategies for the provision of high-quality and adaptable forest reproductive material under climate change (AdaptForClim)
- Procurement of highly-productive and suitable forest reproductive material for future forests under climate change (FitForClim)
- Genetic monitoring network for European beech and Norway spruce in Germany (GenMon)
- Breeding, genetic characterisation, and capacity assessment of Populus-poplar and black locust (FastWOOD I - III)
- Forest management in approved seed stands of European beech (Fagus sylvatica L.) for the production of high-quality reproductive material (Buchensaatgut)
- Detection of clone-site interactions in poplar and willow (ProLoc)
- Drought risk and adaptive potential of different Norway spruce populations (Fichte-Trockenheit)
- Optimising the management and sustainable use of forest genetic resources in Europe (GenTree)
- Designing trees for the future (Trees4Future)
Publications
- 0
Eisold A-M, Bubner B, Blunk V, Schneck V (2025) Detection of Hymenoscyphus fraxineus in leaf rachises from European ash (Fraxinus excelsior) in Germany. Forests 16(1):149, DOI:10.3390/f16010149
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Ufimov R, Irauschek F, Weißenbacher L, Kormann JM, Liepe KJ, Liesebach M, Chakraborty D, Schueler S, van Loo M (2025) Identifying superior oak provenances : performance analysis under five varied climatic conditions in Austria. Forest Ecol Manag 596:123062, DOI:10.1016/j.foreco.2025.123062
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Burghard V, Wende S, Schneck V, Ulrich A (2025) Inoculation of Fraxinus excelsior seedlings with bacterial strains to enhance the tolerance against ash dieback. J Plant Dis Protect 132(1):9, DOI:10.1007/s41348-024-01014-9
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Unterholzner L, Stolz J, van der Maaten-Theunissen M, Liepe KJ, van der Maaten E (2025) Phenotypic plasticity and inter-individual variability in Fagus sylvatica L. xylem traits challenge assisted migration. Sci Total Environ 1002:180596, DOI:10.1016/j.scitotenv.2025.180596
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Pakull B, Schneck V, Liesebach H (2024) Clonality in black locust (Robinia pseudoacacia L.) and implications for seed production. Ann Forest Sci 81:39, DOI:10.1186/s13595-024-01257-4
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Liepe KJ, van der Maaten E, van der Maaten-Theunissen M, Kormann JM, Wolf H, Liesebach M (2024) Ecotypic variation in multiple traits of European beech: selection of suitable provenances based on performance and stability. Eur J Forest Res 143(3):831-845, DOI:10.1007/s10342-024-01656-2
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Lazic D, Geßner C, Liepe KJ, Lesur-Kupin I, Mader M, Blanc-Jolivet C, Gömöry D, Liesebach M, González-Martínez SC, Fladung M, Degen B, Müller NA (2024) Genomic variation of European beech reveals signals of local adaptation despite high levels of phenotypic plasticity. Nature Comm 15:8553, DOI:10.1038/s41467-024-52933-y
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Kormann JM, van der Maaten E, Liesebach M, Liepe KJ, van der Maaten-Theunissen M (2024) High risk, high gain? Trade-offs between growth and resistance to extreme events differ in northern red oak (Quercus rubra L.). Front Plant Sci 15:1374498, DOI:10.3389/fpls.2024.1374498
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Liepe KJ, Rieckmann C, Mittelberg HS, Liesebach M (2024) Phenotypic variation in 1,100 provenances of Picea abies measured over 50 years on 33 German trial sites. Sci Data 11:854, DOI:10.1038/s41597-024-03726-x
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Unterholzner L, Stolz J, van der Maaten-Theunissen M, Liepe KJ, van der Maaten E (2024) Site conditions rather than provenance drive tree growth, climate sensitivity and drought responses in European beech in Germany. Forest Ecol Manag 572:122308, DOI:10.1016/j.foreco.2024.122308
- 10
Kormann JM, van der Maaten-Theunissen M, Unterholzner L, Liesebach M, Liepe KJ, van der Maaten E (2024) Variation in vessel traits of northern red oak (Quercus rubra L.) provenances revealed high phenotypic plasticity to prevailing environmental conditions. Trees 38(5):1283-1295, DOI:10.1007/s00468-024-02557-y
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James J, Kastally C, Budde KB, González-Martínez SC, Milesi P, Pyhäjärvi T, Lascoux M, Alizoti P, Alía R, Ambrosio O, Aravanopoulos FA, Arx G von, Audrey A, Auñón F, Avanzi C, Avramidou EV, Bagnoli F, Liesebach M, Pakull B, Schneck V, et al (2023) Between but not within-species variation in the distribution of fitness effects. Mol Biol Evol 40(11):msad228, DOI:10.1093/molbev/msad228
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Kormann JM, Liesebach M, Liepe KJ (2023) Provenances from introduced stands of Northern Red Oak (Quercus rubra L.) outperform those from the natural distribution. Forest Ecol Manag 531:120803, DOI:10.1016/j.foreco.2023.120803
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Becker R, Ulrich K, Behrendt U, Schneck V, Ulrich A (2022) Genomic characterization of Aureimonas altamirensis C2P003 - a specific member of the microbiome of Fraxinus excelsior trees tolerant to ash dieback. Plants 11(24):3487, DOI:10.3390/plants11243487
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Liepe KJ, van der Maaten E, van der Maaten-Theunissen M, Liesebach M (2022) High phenotypic plasticity, but low signals of local adaptation to climate in a large-scale transplant experiment of Picea abies (L.) Karst. in Europe. Front Forests Glob Change 5:804857, DOI:10.3389/ffgc.2022.804857
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Ulrich K, Becker R, Behrendt U, Kube M, Schneck V, Ulrich A (2022) Physiological and genomic characterisation of Luteimonas fraxinea sp. nov., a bacterial species associated with trees tolerant to ash dieback. System Appl Microbiol 45(4):126333, DOI:10.1016/j.syapm.2022.126333
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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
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Matisons R, Jansone D, Elferts D, Schneck V, Kowalczyk J, Wojda T, Jansons A (2022) Silver birch shows nonlinear responses to moisture availability and temperature in the eastern Baltic Sea region. Dendrochronologia 76:126003, DOI:10.1016/j.dendro.2022.126003
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Ulrich K, Kube M, Becker R, Schneck V, Ulrich A (2021) Genomic analysis of the endophytic stenotrophomonas strain 169 reveals features related to plant-growth promotion and stress tolerance. Front Microbiol 12:687463, DOI:10.3389/fmicb.2021.687463
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Matisons R, Elferts D, Krisans O, Schneck V, Gärtner H, Bast A, Wojda T, Kowalczyk J, Jansons A (2021) Non-linear regional weather-growth relationships indicate limited adaptability of the eastern Baltic Scots pine. Forest Ecol Manag 479:118600, DOI:10.1016/j.foreco.2020.118600
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Matisons R, Elferts D, Krisans O, Schneck V, Gärtner H, Wojda T, Kowalczyk J, Jansons A (2021) Nonlinear weather-growth relationships suggest disproportional growth changes of Norway spruce in the Eastern Baltic region. Forests 12(6):661, DOI:10.3390/f12060661
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Matisons R, Schneck V, Jansone D, Baders E, Dubra S, Zeltins P, Jansons A (2021) South-Eastern baltic provenances of scots pine show heritable weather-growth relationships. Forests 12(8):1101, DOI:10.3390/f12081101
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Benavides R, Carvalho B, Bastias CC, López-Quiroga D, Mas A, Cavers S, Gray A, Albet A, Alía R, Ambrosio O, Aravanopoulos FA, Auñón F, Avanzi C, Avramidou EV, Bagnoli F, Ballesteros E, Barbas E, Liesebach M, Pakull B, Schneck V, et al (2021) The GenTree Leaf Collection: Inter- and intraspecific leaf variation in seven forest tree species in Europe. Global Ecol Biogeogr 30:590-597, DOI:10.1111/geb.13239
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Liesebach H, Bäucker C, Pakull B, Liepe KJ, Mittelberg HS, Eusemann P (2025) Ist Anpassungsfähigkeit quantifizierbar? Schlussfolgerungen zur Gewinnung von genetisch hochwertigem forstlichem Vermehrungsgut. Thünen Rep 119:46-56, DOI:10.3220/253-2025-23
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Eisold A-M, Bubner B, Schneck V (2024) Hymenoscyphus sp. isolate Hfra_Wsd_c3 small subunit ribosomal RNA gene, partial sequence; internal transcribed spacer 1 and 5.8S ribosomal RNA gene, complete sequence; and internal transcribed spacer 2, partial sequence : PP905193.1 [Datenpublikation] [online]. Hinxton, Cambridgeshire: European Nucleotide Archive, zu finden in <http://www.ebi.ac.uk/ena/browser/view/PP905193.1> [zitiert am 09.01.2025]
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Haag V, Bäucker C, Meier-Dinkel A, Eisold A-M, Fuchs A, Hutter I, Karfik V, Lewandrowski TL, Liesebach H, Quambusch M, Schatz L, Schneck V, Wallbraun M (2023) Die Riegelung des Holzes (Teil I) : Wissenschaftler der Fachbereiche Holzanatomie, Genetik und Pflanzenzucht entdecken Anhaltspunkte für Wachstumsmerkmal. Holz Zentralbl 149(49):817-819
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