Züchtung schafft Fortschritt und mehr Nachhaltigkeit

Oft wird behauptet, dass moderne Weizensorten nur mit viel Dünger und reichlich Pflanzenschutzmittel hohe Erträge bringen – alte Sorten seien viel robuster und genügsamer. Im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts BRIWECS wurde dies nun überprüft – in einem der bisher größten derartigen Sortenversuche weltweit. Das Ergebnis hat die Forscher überrascht.

Hat die intensive Züchtung der letzten Jahrzehnte dazu geführt, dass moderne Weizensorten weniger widerstandsfähig gegen Krankheiten und nur bei guter Stickstoffversorgung den alten Sorten überlegen sind? Um diese Fragen zu beantworten, hat ein Konsortium aus sechs Universitäten und Forschungseinrichtungen ein Mammutprojekt gestartet: Fast 200 Weizensorten (Winterweizen) – die in den letzten 50 Jahren für die Landwirtschaft in Westeuropa von wesentlicher Bedeutung waren – wurden über drei Jahre hinweg an sechs Standorten getestet.

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Die Sorten haben die Wissenschaftler jeweils unter intensiven Anbaubedingungen sowie mit stark reduzierter Stickstoffdüngung und ohne Pflanzenschutzmitteleinsatz angebaut. Anschließend verglichen sie unter anderem Ertrag, Pflanzenhöhe, Biomasse oder Blühverhalten. Die Ergebnisse veröffentlichte das Team unter Federführung der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU)  im renommierten Fachmagazin „Nature Plants“.

Ein überraschendes Ergebnis

Dass die modernen Sorten unter intensiven Anbaubedingungen die höchsten Erträge aufwiesen, erstaunte das Team nicht. Die durchschnittliche Ertragssteigerung durch die moderne Weizenzüchtung lag bei etwa 32 kg/ha pro Jahr.

Bei extensiven Bedingungen zeigte sich überraschenderweise ein sehr ähnliches Bild: Die züchterisch bedingte Ertragssteigerung fiel im Vergleich mit den alten Sorten unter „low-input“-Bedingungen ebenso hoch oder sogar höher aus als im intensiven Anbau. Moderne Hochleistungssorten waren am widerstandsfähigsten gegen Krankheiten und am effizientesten bei der Nährstoffnutzung. Auch bei Dürrestress hatten sie deutlich die besten Ertragsleistungen.

Rod Snowdon von der JLU betonte in diesem Zusammenhang den Nutzen der modernen Pflanzenzüchtung: „Eine möglichst ressourceneffiziente und nachhaltige Landwirtschaft – also mit wenig Agrarchemieeinsatz – funktioniert nur unter Einsatz der neuesten und leistungsfähigsten Sorten.“ 

„Unsere Ergebnisse bestätigen die Züchtungsstrategien der vergangenen Jahrzehnte und auch das behördliche Zulassungsverfahren, das für die Zulassung einer neuen Sorte einen landeskulturellen Wert fordert, in den neben der Ertragsleistung auch Resistenzen eingehen“, sagt Frank Ordon, Präsident des Julius Kühn-Instituts (JKI) und zugleich Leiter des JKI-Instituts für Resistenzforschung und Stresstoleranz.

Kleine Veränderungen im Einzelnen, große in der Summe

Anschließend wurde auch das Erbgut der angebauten Sorten genauer betrachtet. Durch die langjährige Selektion auf Ertrag wurden im Laufe der Zeit negative genetische Faktoren eliminiert und vorteilhaften Genvarianten angesammelt, so das Ergebnis. Diese Veränderungen hatten als Einzelereignisse vielleicht keine große Wirkung, aber zusammengenommen wirkten sie sich günstig auf Ertragsparameter, Krankheitsresistenz, Nährstoffeffizienz, photosynthetische Effizienz und Kornqualität aus.

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„Genomweite Sequenzdaten – sogenannte Single Nucleotide Polymorphisms – zeigen auch, dass die genetische Vielfalt in europäischen Weizensorten in den letzten fünf Jahrzehnten durch die intensive Züchtung nicht verringert wurde“, erklärte Snowdon.

Alte Sorten sind wichtige Ressourcen für die Züchtung

„Wir haben auch festgestellt, dass die genetische Vielfalt innerhalb des oft kritisierten modernen Weizen-Genpools groß genug ist, um die Erträge um weitere 23 Prozent zu steigern“, erklärte Erstautor Dr. Kai Voss-Fels. Für die Züchtung neuer und noch widerstandsfähiger Sorten werden aber die genetischen Ressourcen alter Sorten dringend benötigt. Vor allem, wenn es darum geht, Resistenzeigenschaften zu verbessern.

Die Kombination nützlicher genomweiter Haplotypen könnte den Züchtern helfen, die verfügbaren genetischen Variationen effizienter zu nutzen und das zukünftige Ertragspotenzial in nachhaltigeren Produktionssystemen zu optimieren, betonen die Studienautoren.

Das Projekt BRIWECS

Diese Studie entstand im Rahmen des PLANT 2030-Projekts „BRIWECS“, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Förderprogramm „Innovative Pflanzenzüchtung im Anbausystem (IPAS)“ gefördert wird.