Hybridzüchtung bald auch für Weizen eine Erfolgsgeschichte?

Hybridzüchtung bald auch für Weizen eine Erfolgsgeschichte?

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Fruchtbare Zusammenarbeit

Hybridzüchtung beim Weizen vorangetrieben

17.11.2016 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Unser Interviewpartner Dr. Erhard Ebmeyer. (Bildquelle: © KWS)
Unser Interviewpartner Dr. Erhard Ebmeyer. (Bildquelle: © KWS)

Weizen ist eine der bedeutendsten Getreidearten weltweit. Der Bedarf wächst, doch die Erträge haben seit einigen Jahren ein Plateau erreicht, sie stagnieren. Pflanzenforschung.de sprach mit Dr. Erhard Ebmeyer, Leiter der Weizenzüchtung bei der KWS LOCHOW GMBH, über die Herausforderungen bei der Hybridzüchtung bei Weizen und das PLANT 2030-Projekt „HYWHEAT“.

Pflanzenforschung.de: Welche Gründe hat es, dass sie an der Sortenentwicklung und der Hybridzüchtung bei Weizen arbeiten?

Dr. Ebmeyer: Weizen spielt eine wichtige Rolle in der weltweiten Ernährung, daher gibt es viele Gründe hier züchterisch anzusetzen und leistungsfähige Sorten zu entwickeln. Damit können wir nicht nur die Nahrungsgrundlage sichern, sondern zum Beispiel auch die Wettbewerbsfähigkeit unserer heimischen Landwirtschaft stärken. Die Erträge von Winterweizen liegen in Deutschland durchschnittlich bei 8-8,5 Tonnen pro Hektar. Insgesamt ist Europa in Bezug auf die Ertragsniveaus eine der wettbewerbsfähigsten Agrarregionen der Welt. Das wollen wir auch in Zukunft sicherstellen.

Wenn man die Erfolge in der Hybridzüchtung bei anderen Arten betrachtet, dann liegt es nahe, hier anzuknüpfen und zu versuchen, auf diesem Weg den Weizen sogar noch leistungsfähiger zu machen.

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Nicht überall sind die Anbaubedingungen für Weizen optimal. Hybridweizensorten könnten auch in klimatisch schwierigen Gebieten einen Vorteil haben. 

Nicht überall sind die Anbaubedingungen für Weizen optimal. Hybridweizensorten könnten auch in klimatisch schwierigen Gebieten einen Vorteil haben. 

Bildquelle: © iStock.com/Marccophoto

Pflanzenforschung.de: Wo erwarten Sie durch Hybridweizensorten besondere (Standort-)Vorteile?

Dr. Ebmeyer: Zunächst einmal auf den hochertragreichen Standorten, um Mehrleistung auf einem hohen Niveau zu erzielen. Doch wenn Ertragsstabilität und Stresstoleranz auch durch die heterozygoten Strukturen in Hybridsorten verbessert sind, dann wäre dies in klimatisch schwierigen Gebieten ein wirklicher Vorteil. 

Pflanzenforschung.de: Hybridzüchtung ist bei Fremdbefruchtern wie Mais oder Roggen ein Erfolg. Wie sieht es bei dem selbstbefruchtenden Weizen aus?

Dr. Ebmeyer: Da gab es viele Herausforderungen, zum Beispiel ein funktionierendes System der Bestäubungslenkung herzustellen. Auch sind die Heterosis und die Hybridleistung bislang geringer, sprich man hat nur geringfügig mehr Ertrag als gute Liniensorten. Das muss optimiert werden, denn sonst lohnt sich das nicht, weder für den Landwirt noch für die Züchter. Denn generell ist für die Entwicklung von Hybridsorten ein deutlich höherer Aufwand notwendig, als für die Züchtung von Liniensorten und nur die Mehrerträge entschädigen die hohen Saatgutpreise, die der Landwirt für Hybridsorten bezahlen muss.

Pflanzenforschung.de: Seit wann gibt es Hybridzüchtung beim Weizen und wie hat sie sich entwickelt?

Dr. Ebmeyer: Hybridzüchtung beim Weizen ist eigentlich nichts Neues. Es hat sie schon von den 1960er bis in die 1980er Jahre gegeben, basierend auf einem System, das cytoplasmatisch-männliche Sterilität induziert. Danach setzten sich chemisch, mit Hilfe von Gametoziden induzierte Hybride durch - ohne jedoch massenwirksam zu werden. Es gab ein Auf und Ab in der Hybridzüchtung. In den letzten Jahren haben wir viel über das Weizengenom gelernt: Wir haben viele Marker-Daten und durch die Erfolge des International Wheat Genome Sequencing Consortiums (IWGSC) auch eine gute Referenzsequenz des Kulturweizens. Nun sind wir an einem Punkt, wo wir neue – molekulare – Tools an der Hand haben, die es erlauben, die Züchtung effizienter zu machen.

Pflanzenforschung.de: Hier setzte das PLANT 2030-Projekt „HYWHEAT“ an, an dem Sie mit Kollegen geforscht haben...  

Dr. Ebmeyer: Genau. Die Überlegung war: Warum nicht wieder Hybridweizen auf die Agenda der Forscher und Züchter setzen? Das Projekt „HYWHEAT“ startete 2011 und wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Unser Ziel war es, genetische Parameter zu entwickeln, mit denen man ein Hybridweizenzuchtprogramm effizient gestalten kann.

Pflanzenforschung.de: Wie sind sie vorgegangen?

Dr. Ebmeyer: Wir wollten beim Winterweizen gute Kombinationen für Hybriden finden und Methoden für die Leistungsvorhersage etablieren. Dafür mussten wir mögliche Elternlinien identifizieren und die daraus entstandenen Hybridpflanzen prüfen und bewerten. Die Hybriden haben wir im Forschungsverbund mithilfe von Gametoziden erstellt, da es die einzige Möglichkeit war, die wir damals zur Verfügung hatten. Auch den Genotyp der Eltern haben wir erfasst und die Informationen in Datenbanken hinterlegt.

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Ziel des PLANT 2030-Projekts

Ziel des PLANT 2030-Projekts "HYWHEAT" war die Entwicklung von Methoden zur Vorhersage der Hybridleistung bei Winterweizen.
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Der nächste Schritt war die Entwicklung von Vorhersagemodellen, die es ermöglichen, anhand von genomischen Parametern aus den Elternlinien die Leistung der Hybriden vorauszusagen. Denn das wäre eine gewaltige Ersparnis: Normalerweise braucht man ein Jahr, um Testkreuzungen herzustellen, erst im Folgejahr können diese auf ihre Nachkommenleistung  geprüft werden, um so die am besten passenden Eltern zu selektieren. Das ist ein langer und auch sehr kostenintensiver Weg. Vorhersagemodelle sollen diese Schritte beschleunigen und ein fokussiertes Vorgehen  erlauben.

Pflanzenforschung.de: Warum haben Sie sich im Projekt auf den Winterweizen konzentriert?

Dr. Ebmeyer: Wir haben mit Winterweizen gearbeitet, da in Europa die Winterform am meisten angebaut wird. Das hat für den Landwirt agronomische Gründe. Winterweizen ist bei uns ertragreicher als Sommerweizen. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse, lassen sich aber auch auf den Sommerweizen übertragen. Ein nicht ganz unbedeutender Fakt, denn Sommerweizen hat weltweit die größere Bedeutung.

Pflanzenforschung.de: Würden Sie sagen, dass das Projekt erfolgreich war?

Dr. Ebmeyer: Ja, auf jeden Fall! Wir haben viele für die Hybridzüchtung von Weizen wichtige genetische Parameter identifiziert. Darüber hinaus sind zahlreiche Publikationen entstanden, so dass unsere Ergebnisse für Forscher in der ganzen Welt nutzbar sind. Angereichert mit weiteren Forschungsergebnissen, wurden unsere Ergebnisse zum Beispiel in der Fachzeitschrift PNAS [Anmerkung der Redaktion: steht für „Proceedings of the National Academy of Sciences“: Zhao, et al., 2015], veröffentlicht. Sie, bei Pflanzenforschung.de wissen, dass PNAS zu den renommiertesten Fachzeitschriften in diesem Bereich zählt. Mit anderen Worten: Die Ergebnisse des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und der Privatwirtschaft unterstützten Projekts haben international Beachtung gefunden.

Das Projekt hat wichtige Grundsteine für die Entwicklung von Weizen-Hybridsorten gelegt. Wir konnten zeigen, wie man Erträge sichern und Resistenzen geschickt kombinieren kann – der eine Elter bringt eine Resistenz mit, der andere eine weitere und dann werden sie in der Hybride vereint. Im Projekt „HYWHEAT“ haben wir viel gelernt. Aber aus jedem Punkt, den wir gelernt haben, erwuchsen natürlich neue Fragen. So funktioniert Forschung.

Pflanzenforschung.de: Gab es Folgeprojekte?

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Weizenähren, die im Projekt

Weizenähren, die im Projekt "HYWHEAT" angebaut wurden.

Bildquelle: © KWS

Dr. Ebmeyer: Es gab während und auch danach Bestrebungen am Thema weiter zu arbeiten. Parallel zu „HYWHEAT“ haben die Züchter die „proWeizen“-Initiative gegründet. Auf dieser Plattform findet ein Austausch über Weizenzüchtung und -forschung statt.

Ein konkretes Projekt, das sich anschloss ist „ZUCHTWERT“, das vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert wird. In dem Projekt wird die Entwicklung von heterotischen Pools vorangetrieben. Es geht auch darum, besser geeignete Väter für die Kreuzungen zu finden und zu prüfen, welchen Beitrag Exoten leisten können. Es zielt auch darauf ab, das gute Material, was wir in „HYWHEAT“ identifiziert haben, zu validieren. Dafür lassen wir mehrere Zyklen genomische Selektion laufen und prüfen anschließend den Zuchtfortschritt.

Alles in allem waren wir begeistert, wie groß die Resonanz auf das Projekt „HYWHEAT“ war. Viele neue Partner wollten mit uns an diesem Thema weiterarbeiten.

Pflanzenforschung.de: Welche Partner hatten im Projekt „HYWHEAT“ zusammengearbeitet und was halten sie von der Kooperation von öffentlichen Forschungsinstitutionen und privaten Wirtschaftspartnern?

Dr. Ebmeyer: Das Konsortium bestand damals aus sechs Partnern: Der Universität Hohenheim, dem Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) sowie der KWS LOCHOW GMBH, Lantmännen SW Seed Hadmersleben GmbH, Limagrain GmbH und der NORDSAAT Saatzuchtgesellschaft mbH.

Generell sind solche Projekte an der Nahtstelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft sehr interessant. Wir haben es bisher immer geschafft, dass beide Seiten einen Mehrwert daraus ziehen konnten. Jeder hat Know-how und auch Ressourcen, die im Projekt bestmöglich einfließen. Das Ziel von solchen „Public-Private Partnerships“ ist es letztlich, den Erkenntnisgewinn aus der Wissenschaft möglichst schnell in Produkte umzusetzen. Ich selbst war vorher in der Wissenschaft tätig und arbeite nun in der Wirtschaft, aber man arbeitet nach wie vor zusammen und das macht Spaß!

Pflanzenforschung.de: Haben Sie vielen Dank für das Gespräch!

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