Aktuelle Ausgabe 04/2018

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Dr. László Cselényi steckt viel Herzblut und sehr viel Energie in die Dinge, die er anpackt. Unterkriegen lässt er sich auch dann nicht, wenn es mal nicht ganz so gut läuft – ideale Eigenschaften für einen Pflanzenzüchter. Hier ein sehr persönlicher Blick in die Arbeit eines Züchters.

Gruppe beim Bereinigen der Bestände; vorne L. Cselenyi
Gruppe beim Bereinigen der Bestände; vorne L. Cselenyi
Der Anfang einer Sorte

Als ich 2003 bei W. von Borries Eckendorf als Wintergerstenzüchter anfing, habe ich zunächst den Markt gründlich analysiert. Wo geht der Trend bei Verbrauchern und Verarbeitern hin, welche Ansprüche stellen Landwirte vermutlich in 10 Jahren an eine Sorte, welche Wintergerstensorten sind zurzeit erfolgreich und warum?

Danach waren mir im Wesentlichen zwei Dinge klar:
Erstens sind auch die erfolgreichsten Sorten nicht perfekt: Die Mängel müssen aber in einem für Anbauer oder/und Verarbeiter tolerablen oder „reparierbaren“ Rahmen sein. Wird z. B. eine hochertragreiche Sorte extrem krank und hat eine geringe Strohstabilität, ist die Ertragssicherheit massiv gefährdet und sie wird im Markt nicht bestehen können.

Zweitens: Ansprüche von Verbrauchern, Verarbeitern und Landwirten sind nicht immer vereinbar. Und bei uns Pflanzenzüchtern gibt es noch eine weitere Instanz, die man bei der Züchtung im Auge behalten muss: das deutsche Prüfwesen. Im Grunde genommen ist das Prüfwesen die erste und vielleicht höchste Hürde für eine Sorte. Das Bundessortenamt prüft auch alle wertbestimmenden Eigenschaften in der unbehandelten Stufe 1 ab, die für den durchschnittlichen konventionellen Anbauer eine untergeordnete Rolle spielt. Und es lässt nur Sorten zu, deren Eigenschaften oder Eigenschaftskombinationen einen Mehrwert gegenüber dem bestehenden Sortiment versprechen.

Meine „Wunschsorte“, für die ich jetzt 10 bis 12 intensive Arbeitsjahre investieren wollte, sollte danach ertragreich und -sicher sein und zudem eine überdurchschnittliche Qualität mitbringen. Weitere agronomische Eigenschaften sollten wenigstens mittleres Niveau besitzen, um eine möglichst breite Marktakzeptanz sicherzustellen.


Methodenvergleich; zum Vergrößern das Bild bitte anklicken
Methodenvergleich; zum Vergrößern das Bild bitte anklicken
Klassische Züchtung versus Biotechnologie

Nachdem die Zuchtziele festgelegt waren, folgte die detaillierte Planung des Zuchtprogramms. Man kann dabei den rein klassischen Zuchtweg einschlagen oder – heute eher üblich – man verwendet biotechnologische Methoden. Wir bei W. von Borries-Eckendorf arbeiten in der Wintergerste mit der Doppelhaploidentechnik (s. Tab. 1 und 2).


Für jeden Schritt in der klassischen Züchtung braucht man ein Jahr

Der erste Schritt in der Züchtung besteht in der Kreuzungsplanung und der Auswahl der Sorteneltern anhand von Versuchsergebnissen. Das sind z. B. Landessortenversuche, offizielle Prüfungen anderer europäischer Länder und eigene Tests. Beide Sorteneltern sollten einerseits in der Summe die gewünschten Eigenschaften mitbringen andererseits aber die Schwächen der jeweils anderen Seite ausgleichen. Bei der Neuzulassung SU Jule war das z. B. die Sorte Semper, eine zu diesem Zeitpunkt etablierte, bereits erfolgreiche Sorte. Man kann grundsätzlich mit allen zu­gelassenen Sorten züchten, aber es gibt mit einzelnen Züchterhäusern auch Abkommen zum Austausch von ­Material. Dieser Austausch stellt für alle Getreidezüchter eine wichtige Ressource da, um die Variabilität in den Zuchtgärten aufrecht zu erhalten, sonst tritt man irgendwann auf der Stelle.

Im zweiten Schritt geht es in der klassischen Züchtung ins Gewächshaus und ins Feld. Naturgemäß kommt es bei Wintergerste in jeder Generation spontan zu genetischen Neukombinationen, die sich meist auch optisch von den Mutterpflanzen unterscheiden. Diese spontanen Neukombinationen lassen wir drei Generationen lang zu, ohne dass der Züchter eingreift (Tab. 1 Schritt 3–5). Erst in der F4 und F5 erfolgt eine strenge Selektion auf sichtbare Eigenschaften. Von den selektierten Typen werden die Ähren beerntet. Sie stellen die Basis für die nächste Generation.


DH Technologie; zum Vergrößern bitte das Bild anklicken

DH Technologie; zum Vergrößern bitte das Bild anklicken
Vereinfachung durch Biotechnologische Verfahren

Selbst nach der F4-Generation gibt es in der klassischen Züchtung immer noch Eigenschaften, die nicht genetisch fixiert sind. Das stört uns Züchter gewaltig, denn es kann passieren, dass man einen sehr vielversprechenden Kandidaten am liebsten schon zur Wertprüfung anmelden würde und dann spaltet sich diese Eigenschaft plötzlich nach zig Generationen doch noch auf! Mit der sogenannten Doppelhaploiden (DH) Technologie kann das nicht passieren. Hierbei werden Mikrosporen (Vorstufen des Pollens), die einen einfachen („haploiden“) Chromosomensatz haben, auf einem Nährmedium gezogen. Die Zusammensetzung dieses Mediums stellt sicher, dass diese Mikrosporen nicht den naturgemäß bestimmten Entwicklungsweg zum Pollen einschlagen, sondern sich zu einer haploiden Pflanze entwickeln. Diese besitzt nur einen einfachen Chromosomensatz und ist daher nicht reproduktionsfähig. Die Natur hilft sich, indem es zu spontanen Bildungen von Pflanzen mit doppeltem Chromosomensatz kommt – dihaploide Pflanzen. Bei diesen Pflanzen spaltet sich keine Eigenschaft mehr auf, weil jede einzelne Eigenschaft auf beiden DNA-Strängen identisch vorliegt.

Uns Züchtern erspart dieses Verfahren die Selektion auf nicht fixierte und daher aufspaltende Eigenschaften. Auch die Zeitersparnis ist beachtlich: Von der ersten Kreuzung bis zur Linienerhaltung mit 30.000 Pflanzen brauchen wir nicht mehr sechs Jahre, sondern nur noch ein Jahr und wir erhalten 40.000 DH-Pflanzen!


40 Kilometer pro Woche durch die Zuchtgärten

Haben die selektierten Linien eine hohe genetische Reinheit „Homozygotie“ bzw. liegen als DH-Pflanzen vor, werden diese in Doppelreihen oder in Kleinparzellen im Zuchtgarten angebaut (Tab. 1 Schritt 6 bzw. Schritt 3). Von 15.000 Linien werden nur ca. 3000 einen zweiten Sommer erleben, von dem Rest muss ich mich nach Wochen der intensiven Beobachtung trennen. Bei der Selektion im Zuchtgarten kann mir niemand helfen, das muss ich alleine machen. Da kommen ca. 40 Kilometer pro Woche Fußweg zusammen – und das von Anfang April bis Ende Juni. Krank werden darf man in dieser Zeit nicht!

Die 3.000 Linien, die das erste Jahr überstanden haben, kommen in die Leistungsprüfung: Erst nur an einem Ort, im Jahr darauf auf 5 Orten und dann bundesweit an 10–12 Orten. Wir haben ein großes Prüfnetz auf unterschiedlichsten Standorten, mit dem wir die Ertragsleistung und das Verhalten eines jeden Sortenkandidaten intensiv in verschiedenen Umwelten prüfen können. In jedem Jahr fallen weitere Kandidaten raus – zum Schluss sind nur noch fünf bis sechs im Rennen, die dann zur Wertprüfung angemeldet werden können.

Es zeichnet sich bereits jetzt ab, wie gut die Linien mit verschiedenen Umwelten zurechtkommen. Mit den besten machen wir keinen Halt an der Grenze. Über die SAATEN-UNION werden auch unsere Kandidaten europaweit getestet und bei einer Zulassung auch vor Ort vermarktet. So sind unsere Sorten Tobak und Titus seit Jahren in Tschechien Marktführer.


Im Zuchtgarten
Im Zuchtgarten
Der Züchter sieht harte Ausnahmejahre ganz gern

Was ich für eine Selektion gar nicht gebrauchen kann, sind optimale Witterungsverläufe und das womöglich jahrelang. Ich brauche Ausnahmejahre, die machen die Selektion auf bestimmte Eigenschaften effektiver bzw. überhaupt erst möglich. Die Meisten erinnern sich noch an den Winter 2012/2013. Wir hatten hier am Standort Hovedissen Kahlfrost bei bis zu minus 20 Grad und das mehrere Wochen – ich konnte den Pflanzen beim Sterben zusehen. Nur 10 Prozent der Linien haben diesen Winter überlebt. Darunter waren die Sorten SU Jule, SU Griffin und Mirabelle, die dann auch alle 2018 zugelassen wurden. Bei diesen Sorten können wir also von einer hohen Winterfestigkeit ausgehen.


Unverzichtbar: die Erhaltungszüchtung

Eine Sorte ist eine Sammlung von genetisch fixierten Eigenschaften. Die Fixierung gewährleistet, dass der Anbauer auch wirklich die Sorte bekommt, die er gekauft hat. In der Natur aber kommt es jedoch immer wieder zu spontanen Mutationen. Zudem gibt es im Feld Durchwuchs und auch bei der Logistik kann es zu Vermischungen mit anderen Sorten kommen. Würde ich das einfach so laufen lassen, wäre z. B. eine SU Jule schon nach drei Jahren nicht mehr die Sorte, die so erfolgreich alle Prüfungen gemeistert hat. Darum ist Erhaltungszüchtung unverzichtbar.

Dabei wird jede Stufe genauestens kontrolliert, um die Homogenität, die Beständigkeit und die Unterscheidbarkeit zu garantieren. Diese Prüfung erfolgt auch von staatlicher Seite aus – das ist in Deutschland alles sehr genau und streng geregelt. Die Erhaltungszüchtung garantiert Top-Vorstufensaatgut, aus dem dann Basissaatgut und letztlich Z-Saatgut entsteht. Bei jeder Stufe wird staatlich geprüft und gegebenenfalls der Bestand aberkannt. Damit dies auf keinen Fall passiert, werden zur Not die Schläge auch mit der Hand bereinigt. Oberstes Ziel ist sortenreines Erntegut!


Die Wertprüfung – das Finale vor der Zulassung

Von sechs Kandidaten, die man in der WP ins Rennen schickt, schafft es oft nur einer bis zur Zulassung. Zum Ende des dritten WP-Jahres wird es spannend! Die Warterei auf die Mail mit den Ergebnissen vom Bundessortenamt zerrt jedes Mal an meinen Nerven. Wenn ich sehe, dass die Mail eingegangen ist, rast der Puls! Jubel oder maximale Enttäuschung – dazwischen gibt es meistens nicht viel. Es gibt auch Neuzulassungen, von denen weiß man, dass ihre Marktbedeutung begrenzt bleiben wird. Damit muss ein Züchter auch leben können. Manche Eigenschaftskombinationen sind eben eher was für Nischen oder bestimmte Regionen. Lucienne ist so ein Beispiel – sie passt sehr gut in bestimmte Regionen, aber sie wird nie diese Breite er­reichen wie SU Jule, die überall hinpasst.


Kosten von über 2 Millionen Euro/Jahr

Wie viel Geld investiert man in eine neue Sorte? Bei der DH-Produktion kostet eine Pflanze ca. 4 Euro, 40.000 Pflanzen brauchen wir. Im Zuchtgarten rechnen wir pro Kleinparzelle (davon haben wir 25.000) mit 3 Euro. Die Leistungsprüfung schlägt mit 20 Euro pro Parzelle zu Buche und davon gibt es ca. 4.000. Auch die Wertprüfung gibt es nicht umsonst, ein Stamm kostet über 3 Jahre 7.000 Euro. Diese Direktkosten von ca. 300.000 Euro sind einfach zu ermitteln, bei den Verwaltungs-, Gebäude- und Maschinenkosten wird es schwieriger. Hinzu kommt, dass zig Stämme, für die bereits Kosten aufgelaufen sind, verworfen werden. Alles in allem haben wir bei uns Züchtungskosten von grob über zwei Millionen Euro – pro Jahr!

Die Gesamtheit der zugelassenen und vermarkteten Sorten muss diese Ausgaben also wieder rausholen! Die Einnahmequelle unseres Unternehmens sind die Lizenzen für unsere Sorten, die zzt. bei 8–13 Euro/dt Z-Saatgut liegen, und die Lizenzen der Nachbaugebühr. Darüber hinaus müssen wir aber auch weiteres Kapital erwirtschaften, um z. B. in neue Zuchttechnologien zu investieren aber auch in so banale Dinge wie Mähdrescher und Saattechnik.

Der Erfolgsdruck ist also schon ziemlich groß – aber wenn ich noch einmal wählen könnte, würde ich wieder Züchter werden!



Anfrage an den Züchter von Dr. K.-H. M. (2.11.2018)

Sehr geehrter Herr Dr. Cselényi,

in ihrem Beitrag in Praxisnah steht zur Diploidisierung: "Die Natur hilft sich, indem es zu spontanen Bildungen von Pflanzen mit doppeltem Chromosomensatz kommt – dihaploide Pflanzen."

Es würde mich wirklich sehr interessieren, ob Sie bei Ihren Wintergerstenzüchtungen denn inzwischen ohne jegliche Colchizinbehandlung auskommen können.

Oder haben Sie ein neues Verfahren entwickelt?

Auf der Internet-Seite der Praxisnah mit ihrem Beitrag wird auf die Veröffentlichung der LfL verwiesen, in der die Colchizinierung noch fester Bestandteil des Verfahrens ist.

Mit freundlichen Grüssen

Karl-Josef Müller


Antwort des Züchters:

Sehr geehrter Herr Dr. M.,

vielen Dank für ihre Anfrage. Die Angaben beziehen sich auf die Produktion im SU BIOTEC Labor in Hovedissen. Wir verwenden für Wintergerste schon seit Jahrzehnten keine Colchizinbehandlung mehr. Die spontane Aufdopplung beträgt ca. 70%. Auch bei der Weizen-Antherenkultur kommen wir ohne Colchizin aus. Da ist die Aufdopplungsrate ca. 50%.

Mit freundlichen Grüßen/Best regards

László Cselényi


Sehr geehrter Herr Dr. Cselényi,

da würde mich dann doch noch interessieren, wie sich das aus Ihrer Sicht entwickelt hat, denn das war ja anfangs sicher noch nicht so.

Ist von einer "Anpassung" der Wintergerste über die Generationen der Dihaploidisierung auszugehen oder was hat sich Ihrer Meinung nach verändert?

Dann müsste ja die Ausbeute bei der Kreuzung älterer Sorten untereinander bezüglich Aufdoppelung niedriger ausfallen als bei modernen Zuchtstämmen.

Gibt es Untersuchungen dazu?

K.-H. M.


Sehr geehrter Herr Dr. M.,

Es handelt sich nicht um eine Anpassung, sondern um die Weiterentwicklung der Technik. Optimierung der Anzuchtbedingungen, Verfeinerung der Protokolle und einfach die Jahrzehnte lange "Expertise" im Labor haben dazu geführt, dass die Regenerationsraten so hoch wurden, dass sich eine Colchizinierung erübrigt hatte. 

 

Mit freundlichen Grüßen 

 

L. Cselenyi

 

 

 

 

 

 

Links zum Thema Doppelhapoide/ Biotechnologie

https://naturwissenschaften.ch/uuid/65d1b49c-6c6c-558d-88ba-bf91886058d1?r=20180809175703_1527107764_51a980b4-3bdd-5ea1-acb1-7df6dcb916a9

https://www.pflanzenforschung.de/de/themen/lexikon/doppelhaploid-752

https://www.lfl.bayern.de/mam/cms07/publikationen/daten/informationen/p_19943.pdf

Stand: 19.10.2018