Die globale Klimaerwärmung ist eine große Bedrohung für die landwirtschaftliche Produktion in den nächsten Jahrzehnten. In erster Linie werden zukünftig Hitze- und Dürreperioden unter mitteleuropäischen Anbaubedingungen zu erwarten sein. Um die menschliche Ernährung unter extremer werdenden Bedingungen gewährleisten zu können, müssen stresstolerante Sorten unter  Zuhilfenahme moderner biotechnologischer Methodik entwickelt werden.

In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt Climate Change wurden zunächst Zuchtlinien der Firmen Saatzucht Josef Breun GmbH & Co. KG und Nordsaat Saatzucht GmbH zusammen mit 96 exotischen Gerstenlinien, welche in ariden Gebieten kultiviert werden, genotypisiert und an mehreren für Deutschland repräsentativen Orten phänotypisiert. Die Testpopulation wurde mit insgesamt 7864 SNP-Markern und 28 SSR-Ankermarkern genomabdeckend genotypisiert. Die Berechnung der genetischen Distanzen nach Rogers konnte dabei eine klare Trennung von Züchterlinien und Akzessionen aus ariden Gebieten nachweisen.

Auf Basis der phäno- und genotypischen Daten wurde ein sog. Core Set bestehend aus 100 genetisch divergenten Linien zusammengestellt. Das Core Set wird in den Klimakammern des JKI in Quedlinburg unter definiertem Hitze- und Trockenstress kultiviert, so wie er von Klimamodellen prognostiziert wird. Unter dieser Simulation werden die Pflanzen hinsichtlich physiologischer Änderungen mittels modernster Analyse- und Phänotypisierungstechniken charakterisiert, die mit dem Toleranzverhalten gegenüber extremen Trocken- und Hitzestress assoziiert sind. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass trocken- und hitzetolerante Linien sich durch den Gehalt an Glutathion, Tocopherol, die Akkumulation von Osmoprotektantien und durch die Geschwindigkeit der Stressantwort unterscheiden lassen.

Mit den Feld- und Klimakammerdaten werden integrative assoziationsgenetische Berechnungen durchgeführt, welche Genomregionen identifizieren sollen, die eine Toleranzerhöhung gegen Hitze- und Trockenstress kausal in Gerste verursachen. Aus diesen Erkenntnissen können multi-parallele Marker-Plattformen für die Selektion trockenstress-toleranter Linien für die Züchtung abgeleitet werden. Neue Erkenntnisse hinsichtlich der zugrundeliegenden Mechanismen von Toleranz könnten zukünftig die Basis für weitere Forschungsansätze bilden.