Optimierung von Buchweizen durch moderne Züchtungsmethoden zur Produktion von Nahrungsmitteln und Wertschöpfung biobasierter Rohstoffe
Koordinator: Frau Dr. Laura Junker-Frohn – (Forschungszentrum Jülich GmbH)
Projektbeschreibung
Buchweizen ist eine Kulturpflanze, die als gesundes, glutenfreies Pseudogetreide zunehmend geschätzt wird. Buchweizenkörner und -blätter enthalten große Mengen an industriell nutzbaren Sekundärmetaboliten. Diese Pflanzenstoffe haben gesundheitsfördernde Wirkungen und können in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie vielseitig eingesetzt werden. BIMOTEC hat das Ziel, den Buchweizenanbau in Deutschland zu stärken, indem verbesserte Voraussetzungen für die Züchtung lokaler Sorten für die Zweitfruchtkultivierung geschaffen werden. Dadurch wird der Ertrag für die Landwirte gesteigert und die Agrobiodiversität erhöht. BIMOTEC verfolgt einen Dual-Use-Ansatz, bei dem nicht nur die Buchweizenkörner für die Nahrungsmittelproduktion genutzt werden, sondern auch die Restbiomasse. Die Blätter und Samenschalen können wertvolle sekundäre Pflanzenstoffe liefern und die Lignozellulose aus den Stängeln kann als Rohstoff verwendet werden. Ein Fokus liegt auf der Quantifizierung und Verwertung industriell relevanter Metabolite und weiterer Inhaltstoffe von bioökonomischem Wert. Um klimaresistente lokale Sorten entwickeln zu können, werden verschiedene Methoden eingesetzt. Durch Phäno- und Genotypisierung sowie Metabolomik werden relevante Merkmale in Gewächshaus- und Feldexperimenten wie die Reaktion des Buchweizens auf Trockenheit und den Anbau auf marginalen Böden analysiert, um günstige Eigenschaften und molekulare Marker zu identifizieren. In Feldversuchen und im Praxisanbau von Buchweizen quantifiziert BIMOTEC Kornertrag und -qualität. Die erhobenen Daten werden zudem zur Verbesserung eines agronomischen Wachstumsmodells für Buchweizen genutzt, um die Anbaupraxis zu verbessern. Als Grundlage für zukünftige Züchtungsaktivitäten werden Genome Editing-Technologien eingesetzt. Ein Ziel ist dabei, einen kompakteren Habitus zu erzeugen, der mit verbesserten und stabileren Erträgen einhergeht. Die Züchtung von Buchweizen als Dual-Use-Pflanze bietet somit großes Potenzial zur Etablierung innovativer Wertschöpfungsketten.
Buckwheat Improvement by Modern Technologies for the Establishment of a Dual-Use Crop
Coordinator: Frau Dr. Laura Junker-Frohn – (Institut)
Project description
Buckwheat is an underutilized crop that is increasingly valued as a healthy, gluten-free pseudo-cereal. Buckwheat grains and residual biomass contain large quantities of industrially valuable secondary metabolites. These phytochemicals have various health-beneficial properties and are used in the food and pharmaceutical industries. BIMOTEC aims to strengthen buckwheat cultivation in Germany by breeding local varieties that can be planted as second crop in a double crop system to increase agrobiodiversity and climate-resilience and thus stabilize farmers’ yields. In a novel approach, BIMOTEC evaluates the potential of buckwheat as dual-use crop to leverage both grains for food production and residual biomass for the extraction of biobased compounds, such as valuable phytochemicals from leaves and hulls and lignocellulose from stems. Initially, we will focus on the quantification and utilization of the know industrially relevant metabolites, which will be complemented by further phytochemicals of bioeconomic value. To develop climate-resistant local buckwheat varieties, BIMOTEC employs phenotyping, transcriptomics and metabolomics to analyze relevant traits in greenhouse and field experiments. These studies investigate the genotypic variation in buckwheat’s responses to drought and cultivation on marginal soils, aiming to identify favorable phenotypic traits, valuable phytochemicals and their genetic markers. Buckwheat production is further supported by validation of agronomic models for crop management optimization based on grain yield assessment in field trials. Genome editing technologies are being developed to establish and improve agronomically important traits, laying the foundation for future modern breeding initiatives. Breeding of buckwheat as a dual-use crop for the production of bio-based compounds from green biomass supports the development of innovative value chains and contributes to the development of a bio-based industry in Germany.
Teilprojekte
Laufzeit 01.11.2024 – 31.10.2028
Frau Dr. Laura Junker-Frohn
Forschungszentrum Jülich GmbH
Tel: +49 2461 61-4826
Institut für Bio- und Geowissenschaften
Pflanzenwissenschaften
Wilhelm-Johnen-Straße
52428 Jülich
Deutschland
zur Website
Laufzeit 01.11.2024 – 31.10.2028
Herr Dr. Jochen Kumlehn
Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)
Tel: +49 39482 5-361
Laufzeit 01.11.2024 – 31.10.2028
Herr Christian Schulze Gronover
Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie
Tel: +49 251 13341810
Bereichsstandort Aachen (Molekularbiologie)
Forckenbeckstraße 6
52074 Aachen
Deutschland
zur Website
Laufzeit 01.11.2024 – 31.10.2028
Frau Prof. Dr. Simone Graeff-Hönninger
Universität Hohenheim
Tel: +49 711 459-24114
Laufzeit 01.11.2024 – 31.10.2028
Herr Dr. Peter Welters
Phytowelt GreenTechnologies GmbH
Tel: +49 2162 77859