Die Suche nach der Resistenz

Züchter Klaus Oldach prüft im Gewächshaus das Wachstum der Gerste-Pflanzen.

Die Vorzüchtung, das so genannte Pre-Breeding, dient dazu, vorhandenes Zuchtmaterial hinsichtlich Resistenzen und Ertrag an sich verändernde Umweltbedingungen anzupassen. Um die dafür notwendige genetische Vielfalt zu erhalten, kreuzen Pre-Breeder wie Klaus Oldach exotisches Material aus Genbanken in ihr eigenes Zuchtmaterial ein.

Beim Pre-Breeding sind verschiedene Schritte und mehrmaliges Rückkreuzen nötig”, sagt KWS Pre-Breeder Klaus Oldach. „Denn das exotische Material aus der Genbank bringt zwar einzelne wünschenswerte Merkmale mit, zum Großteil aber auch störende Eigenschaften wie mangelnde Standfestigkeit, hohe Wuchshöhe, Kleinkörnigkeit oder auch niedrigen Ertrag.”

Entscheidend für den Erfolg ist daher zum einen die Qualität des vorhandenen Zuchtmaterials und zum anderen die Auswahl des exotischen Materials zum Einkreuzen. Denn allein die Genbank des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben verfügt über rund 22.000 Saatgutmuster für Gerste.

Pre-Breeding im Video erklärt

„Wir haben die Qual der Wahl und wissen meist nicht, in welchem Saatgutmuster beispielsweise die gewünschte Resistenz steckt“, erklärt Klaus Oldach. Die Beschreibungen, mit denen die Saatgutmuster in der Genbank versehen sind, enthalten oft lediglich geographische und zeitliche Informationen – etwa wo und wann die Muster gesammelt wurden. Um in Zukunft detailliertere Informationen aus Genbanken zu erhalten, engagieren sich KWS und andere Saatzucht-Unternehmen in dem Forschungsprojekt SHAPE.

Das interdisziplinäre Projekt zur Erforschung der strukturellen Genomdiversität für die Gerste-Züchtung unter Führung des IPK wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und durch das Helmholtz Zentrum München, das Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie in Golm, KWS sowie sechs andere Saatzucht-Unternehmen unterstützt.

Im Rahmen von SHAPE werden Pflanzen aus der Genbank sowie deren gesamte Erbanlagen erstmals vollständig miteinander verglichen und deren genetische Vielfalt systematisch erfasst. Dank SHAPE können Züchter künftig gezielter und schneller nach den für sie relevanten Informationen suchen. Derzeit läuft bereits die zweite Phase des Projekts, das bis Januar 2023 abgeschlossen werden soll.

In dieser zweiten Projektphase testen KWS und die anderen beteiligten Unternehmen und Institutionen 1.400 Gerste-Akzessionen – also Landrassen und aktuelle Sorten – über einen Zeitraum von drei Jahren im Feld. „Wir schauen, wie sich die jeweilige Sorte verhält, wie sie sich im Feld unter realistischen Bedingungen entwickelt und ob sie Resistenzen z.B. gegen Mehltau, Braunrost oder Viren zeigt“, erklärt Klaus Oldach.

Gemäß den offiziellen Bonitur-Schlüsseln wird das Pflanzenmaterial bewertet und sämtliche dadurch gewonnenen Informationen in die Genbank des IPK aufgenommen. Dort kommen sie dann der künftigen Forschung und Züchtung zugute.

Die Bedeutung des PAN Genoms

Die meisten Gene sind bei allen Gerste-Sorten identisch. Dieses so genannte Core Genome ist unter anderem für den Grundstoffwechsel zuständig. Darüber hinaus gibt es ein variables Genom (Dispensible Genome) – eine Reihe von Genen, die ganz spezifisch für eine bestimmte Gerste-Pflanze sind. Diese Gene sind beispielsweise bei Landrassen als Anpassung an Umweltbedingungen entstanden. Die Summe aus Core Genome und Dispensible Genome wird als PAN Genome bezeichnet. Es stellt die genetische Vielfalt dar und ist für die Züchtung von entscheidender Bedeutung.

KWS Gerste Bedeutung des PAN-Genoms

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Stephan Krings
Stephan Krings
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