Pflanzenbau

Quantensprung in der Weizenforschung
Alle Gene im Weizen entschlüsselt - Neue Züchtungen den Klimabedingungen anpassen

Weizendrusch

Weltweit ist Weizen die wichtigste Feldfrucht, und wichtigster Bestandteil der Welternährung.

Bild: Pixabay

Die Entschlüsselung des Genoms ist die Voraussetzung dafür, Sorten zu entwickeln, die im Ertrag stabiler sind und sich besser den Klima anpassen. Jetzt gibt es eine solide Grundlage den Weizen zu verstehen, zu erforschen und zu verbessern. 

Mehr als 200 Forscher aus 20 Länder in 73 Einrichtungen haben an der Entschlüsselung gearbeitet. Federführend beteiligt waren auch Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben.

Durch die Erkenntnisse erhoffen sich alle Beteiligten neue Perspektiven für die Welternährung.

Quantensprung in der Weizenforschung

„Die vollständige Sequenzierung des Genoms von Brotweizen wurde lange Zeit für unmöglich gehalten, da es enorm groß und komplex ist“, verdeutlicht Dr. Nils Stein, Leiter der Arbeitsgruppe Genomik Genetischer Ressourcen am IPK in Gatersleben, die Herausforderung.

„Das Fünffache des menschlichen Genoms verteilt sich nochmal auf drei Subgenome und organisiert sich über 21 Chromosomen mit zahlreichen sich wiederholenden Elementen.“

Die Entschlüsselung des Weizengenoms war weltweit mit Spannung erwartet worden. Man habe sogar erst für das nächste Jahr damit gerechnet, sagt der Vizepräsident des Bundesforschungsinstituts für Kulturpflanzen, des Julius-Kühn-Instituts, Frank Ordon. Er sprach von einem Meilenstein: „Man kann jetzt Gene, die für landwirtschaftlich bedeutende Eigenschaften codieren, schneller identifizieren und damit gezielter züchten. Das wird den Zuchtfortschritt beschleunigen.“

Konventionelle Weizenzüchtung dauere bis zur neuen Sorte etwa zehn Jahre. Nun sei das in Kombination mit anderen Techniken deutlich schneller möglich. In etwa zwei bis drei Jahren sei mit ersten Erfolgen bei der Verwendung des Genoms für die Züchtung zu rechnen, schätzt Dr. Manuel Spannagl vom Helmholtz-Zentrum München.

Über 13 Jahre intensive Forschungen

„Nachdem die finale Sequenz bekannt war, ging es an die Inhalte“, erklärt Spannagl.  „Unsere Aufgabe war es, aus den Milliarden von Basen herauszulesen, welche Gene wo liegen und wie sie organisiert sind: 107.891 Gene konnten wir kartieren*. Hinzu kamen mehr als vier Millionen molekulare Marker sowie Sequenzinformationen über die Bereiche dazwischen, die die Aktivität der einzelnen Gene beeinflussen.“

In der Züchtung bricht ein neues Zeitalter an

Nun hoffen alle beteiligten Forscherinnen und Forscher, dass durch ihre Arbeit neue Weizensorten gezüchtet werden können, die besser an klimatische Herausforderungen angepasst sind, höhere und vor allem stabilere Erträge liefern sowie höhere Nährstoffqualitäten aufweisen.

Zudem sollen der Anbau und die Verwertung des Weizens nachhaltiger werden. Denn Weizen ist und bleibt eine Schlüsselpflanze für die weltweite Ernährungssicherung: Er stellt das Grundnahrungsmittel von mehr als einem Drittel der Weltbevölkerung dar und macht fast 20 Prozent der Kohlenhydrate und Eiweiße in unserer Nahrung aus – mehr als jedes andere Nahrungsmittel.

Wie funktioniert die Züchtung neuer Sorten?
 
Das folgende Fachvideo zeigt auf einfache und verständliche Weise, wie das Weizenzüchtungsprogramm von Agroscope funktioniert. Sie sehen wie Hybridisierungen gemacht werden und verstehen die notwendigen Etappen bis zur Züchtung einer neuen Sorte. Agroscope ist das Kompetenzzentrum der Schweiz für landwirtschaftliche Forschung.