Dürrestress, ade!
Forschungsprojekt TERTIUS soll Weizen gegen den Klimawandel wappnen
Landwirte klagen immer häufiger: Ihre Weizenfelder leiden unter den zunehmend heißen und trockenen Sommern. Die Züchtung von dürretoleranten Sorten ist daher längst überfällig. Eine deutsche Forscherallianz will dazu das Wurzelsystem dieser Kulturpflanze optimieren – mit „Genanleihen“ von Roggen.
„TERTIUS“ nennt sich das ambitionierte Projekt, das Weizenpflanzen gegen den Klimawandel wappnen will. Konkret sollen neue Weizensorten mit optimierter Wurzelleistung, verbesserter Wassernutzungseffizienz und guter Verarbeitungsqualität entwickelt werden, die sich auch unter Trockenstress durch eine stabil hohe Kornertragsleistung auszeichnen.
Wissenschaftsteams von drei deutschen Pflanzenzüchtungsunternehmen, der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft sowie des Julius Kühn-Instituts arbeiten für dieses Ziel zusammen. Ihr Ansatz: Die vorteilhaften Eigenschaften eines Artverwandten nutzen, der wesentlich besser mit Trockenheit und Hitze klarkommt: der Roggen.
Roggenpflanzen sind bei Dürre widerstandsfähiger
Denn wenn Petrus seine Pforten mal wieder geschlossen hält, können Roggenpflanzen mit ihrem gut ausgebildeten Wurzelsystem noch an Wasser in tieferen Bodenschichten gelangen. Weizenpflanzen hingegen haben keine weitverzweigten Wurzeln und stehen schnell unter Stress, wenn das Wasser knapp wird.
Dr. Bernd Hackauf, Züchtungsforscher vom Julius Kühn-Institut (JKI), erläutert: „Weizen war ursprünglich mit Roggen vergesellschaftet. In solchen Pflanzengesellschaften kommt es unter natürlichen Bedingungen immer wieder zu Kreuzungen zwischen den nah verwandten Arten.“ So könne man gezielt Weizenpflanzen züchten, die die Gene für das gut verzweigte Wurzelsystem des Roggens in sich tragen und ausbilden.
Dürretoleranz ist ein kleiner genetischer Abschnitt
Das zu bewerkstelligen, ist jedoch nicht so leicht wie es klingt. So werden bei der klassischen Kreuzung von Pflanzen oft auch unerwünschte Gene mitübertragen, die zu negativen Eigenschaften wie verminderter Verarbeitungsqualität des Weizens führen. Ziel der Züchtungsforscher vom JKI und ihrer Partner ist es deshalb, gewünschte von unerwünschten Eigenschaften zu trennen.
„Beobachtungen unter den extremen Witterungsbedingungen 2018 und 2019 zeigen, dass ein vergleichsweise kleiner genetischer Abschnitt des Roggengenoms ein Schlüssel dazu ist, die Dürretoleranz des Weizens zu erhöhen“, sagt Hackauf.
Hilfreich für die Arbeit ist auch ein wissenschaftlicher Durchbruch, der erst vor kurzem Schlagzeilen machte: Dem Internationalen Konsortium für die Sequenzierung des Roggengenoms (International Rye Genome Sequencing Consortium) war es gelungen, das Genom des Roggens umfassend zu charakterisieren. Wissen, das Züchtern nun ermöglicht, erwünschte Eigenschaften leichter zu erkennen und zu selektieren.
Internationale Einbettung des Projekts
Doch nicht nur in Deutschland beschäftigen sich Forscherteams mit der Frage, wie Weizenpflanzen dürretoleranter werden könnten. So ist das TERTIUS-Projekt mit dem globalen Netzwerk AHEAD (Alliance for Wheat Adaption to Heat and Drought) und der International Wheat Initiative verbunden, deren Zentrale ebenfalls am JKI in Berlin sitzt.
Auf nationaler Ebene ist sie in die Ackerbaustrategie 2035 integriert und wird durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gefördert. Prof. Dr. Frank Ordon, Präsident des JKI, betont die große Bedeutung des Projekts: „Auf dem Weg zur Landwirtschaft der Zukunft ist der tertiäre Genpool des Weizens, zu dem der Roggen zählt, eine bislang wenig erforschte pflanzengenetische Ressource. TERTIUS besitzt daher auch auf internationaler Ebene Signalwirkung im Hinblick auf die Entwicklung von züchterischen Strategien zur Bekämpfung des Welthungers.“
Weiterführende Informationen:
- FISA-Datenbankeintrag: Verbundprojekt: Genom-basierte Strategien zur Nutzung des tertiären Genpools für die Züchtung klimaangepassten Weizens (TERTIUS)
- Wheat Initiative: www.wheatinitiative.org
Zum Weiterlesen:
- Trockene Zeiten, magere Erträge - Wie kann man Pflanzen an lange Dürrephasen gewöhnen?
- Dürre Aussichten – Trockenheit bedroht viele Anbauregionen weltweit – vor allem gleichzeitig
- Vom wilden Süßgras zum modernen Weizen – Eine Züchtungsreise, die noch lange nicht zu Ende ist
Titelbild: Weizen ist die wichtigste Getreideart für deutsche Landwirte. Anhaltende Hitze und Trockenheit führen jedoch zu hohen Ernteausfällen. (Bildquelle: © Klaus Beyer/Pixabay/CC0)