Mehr Leistung durch moderne Züchtungsmethoden

Neue Sorten sollen zum einen hohe agronomische Leistungen bringen, zum anderen aber auch den hohen Ansprüchen der Verarbeitungsindustrie und der Endverbraucher genügen. Methoden, die es ermöglichen, sicher und schneller Sorten mit den gewünschten Eigenschaftskombinationen zu finden, tragen wesentlich zur Effizienz der Pflanzenzüchtung bei.

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Virusresistenz statt Läusebekämpfung

Da ist man als Landwirt mit einer Sorte eigentlich jahrelang zufrieden und dann das: Die Gerste wird nach einem warmen Herbst und milden Winter punktuell gelb, die gelben Pflanzen bleiben in der Entwicklung zurück, bilden keine Ähren und sterben frühzeitig ab. Plötzlich ist das Gelbverzwergungsvirus (BYDV) auf dem Betrieb ein Thema, wo es vorher nie derartige Probleme gab.

Saugende Insekten, Zikaden und Läuse, übertragen diese bereits schon sehr gut erforschte Krankheit. Sie kann daher chemisch mit Insektiziden bekämpft werden, die die Überträger der Virusinfektion ausschalten. Da Insektizide in der Beize nicht mehr zugelassen sind, muss der Schutz durch mehrmaliges Spritzen über die warmen Herbstwochen aufrechterhalten werden. Das kostet viel Geld und Nerven und funktioniert zudem nur unzuverlässig. Besser – günstiger, zeitsparender und umweltschonender – wäre in virusgefährdeten Lagen der Anbau einer resistenten Sorte.

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Wie funktioniert die Resistenzzüchtung gegen das Verzwergungsvirus BYDV?

Die langwierige Entwicklung einer neuen resistenten Sorte beginnt immer mit der Suche nach Resistenzquellen. Als Resistenzquelle kommen Gerstensorten aus anderen klimatischen Regionen (Asien, Australien, Amerika) und Wildformen wie Hordeum spontaneum oder H. bulbosum infrage. Neu entdeckte Resistenzgene bekommen Bezeichnungen wie z. B. Ryd1-Ryd4Hb (gegen BYDV). Ryd2 und Ryd3 wurden züchterisch genutzt und bringen in neuen Sorten wie in der Sorte Paroli in gefährdeten Lagen wertvollen Schutz.

Das Problem bei einer interspezifischen Kreuzung besteht darin, dass durch die Kreuzung nicht nur die Resistenzgene, sondern auch Faktoren eingekreuzt werden, die die Ertragsleistung, Winterhärte, Standfestigkeit, andere Krankheitsresistenzen und auch die Kornqualität negativ beeinflussen können. Bei W.v. Borries-Eckendorf arbeiten wir im Moment intensiv an der Entwicklung von Sorten mit der Resistenz Ryd4Hb. Das Gen stammt aus H. bulbosum. Die Vorarbeiten wurden in einem Zeitraum von ca. 20 Jahren vom Julius Kühn Institut (JKI) durchgeführt, wo Resistenzträger mit der damals aktuellen zweizeiligen Sorte Igri kombiniert wurden. Daraus sind Linien entstanden, die bestimmte Chromosomenteile mit dem Resistenzgen Ryd4Hb aus H. bulbosum enthielten. Ein „Stör“-Faktor verhinderte jedoch die Ausbildung von vitalen und homozygotresistenten Pflanzen. In einem fünfjährigen Forschungsprojekt konnte dieser Faktor auf dem Chromosom entfernt werden.

Nur eine einzige (!) agronomisch weniger wertvolle zweizeilige Linie eignete sich für die Entwicklung neuer Sorten. Um ein wettbewerbsfähiges Niveau zu erreichen, soll das Resistenzgen mit aktuellen mehrzeiligen Sorten kombiniert werden. Nach der Kreuzung entwickeln wir doppelt-haploide Linien. Derartige Linien entstehen im biotechnologischen Labor mit einer komplizierten Technik aus einem unreifen Pollenkorn (Mikrospore). Alle Nachkommenschaften werden mit Markern getestet, um Linien zu finden, die das Ryd4^Hb -Gen mit einem möglichst hohen Genomanteil der mehrzeiligen Sorte kombinieren (Abb. 1). Diese Nachkommenschaften werden im Feld getestet. Die besten resistenten Linien werden wieder mit der leistungstragenden Sorte zurückgekreuzt. Alle Schritte werden wiederholt. In dieser Phase können sich schon Linien im Material befinden, die das Ryd4^Hb-Gen tragen und agronomisch auf einem so hohen Niveau sind, dass sie für die weitere Sortenentwicklung infrage kommen.

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Hybridgersten für mehr Trockenstress und Nährstoffeffizienz?

Hybridsorten haben ein stärkeres, kräftigeres Wurzelsystem, mit dem sie Wasser und Nährstoffe aus tieferen Schichten aufnehmen können. Damit kommen diese neuen Sorten mit Trockenheit aber auch mit einem veränderten Düngungsmanagement besser zurecht. Hybridzüchtung wurde zunächst bei Fremdbefruchtern angewendet. Die Saatgutproduktion erfolgt hier durch eine gelenkte Bestäubung einer Linie durch eine andere Linie. 

In den frühen 1980er Jahren wurde ein Sterilitätssystem in Herkünften der wilden Sommergerste H. spontaneum gefunden. Seit es gelang, das System in die Wintergerste zu übertragen und durch Rückkreuzungen mit Kultursorten ein hohes Ertragsniveau etabliert wurde, erlangte es wirtschaftliche Bedeutung. In der SAATEN-UNION wird seit über zehn Jahren an der Entwicklung von Hybridgerste
gearbeitet. Erste Sorten stehen in zwei Jahren zur Zulassung an.

Die Hybridzüchtung ist wesentlich komplizierter als die Linienzüchtung, da man ständig neue Vater- und Mutterlinien mit hoher Kombinationseignung benötigt. Je geringer deren Verwandtschaft, desto größer ist die zu erwartende Mehrleistung. Die Kombinationseignung kann durch aufwendige Prüfungen getestet oder durch die genetische Distanzanalyse geschätzt werden. Dafür gibt es ein molekulares Markersystem, das Unterschiede der Genome ausweist. Die Art und Größe dieser Unterschiede auf molekularer Ebene geben Hinweise über die Eigenleistung der Komponenten und deren genetische Distanz. Dies bildet die Grundlage für die genomische Selektion.

Nach wie vor wird jedoch auch sehr intensiv an Liniensorten gearbeitet. Es sind deshalb nicht nur Hybriden in der Lage, Umweltschwankungen zu trotzen. Die Sorte Titus z. B. ist sehr frohwüchsig, entwickelt schon sehr früh ein kräftigeres Wurzelwerk und mehr Biomasse als die meisten Sorten. Das macht sie auch für den ökologischen Landbau besonders wertvoll. Bemerkenswert ist die exzellente Kornqualität auch unter widrigen Bedingungen, daran knüpfen auch die neuen Sorten Lucienne und Hedwig an.

Die Summe der Leistungen – züchtereigene Vorleistungen, Grundlagenforschung sowie angewandte und Züchtungsforschung – führt zur Entwicklung moderner Züchtungsmethoden. Diese tragen wesentlich dazu bei, dass der Landwirtschaft zukünftig noch leistungsfähigere Sorten zur Verfügung gestellt werden.