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Heterosis Durchbruch bei Weizenzüchtung

| Autor / Redakteur: Anne Mesecke* / Dr. Ilka Ottleben

Weizen ist eine der global bedeutendsten Kulturpflanzen, doch in vielen Ländern stagnieren die Ernteerträge. Nun haben Forscher einen besonders effektiven Mechanismus der Ertragssteigerung entwickelt.

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Weizenfeld mit unbegranntem Weizen (Triticum aestivum)
Weizenfeld mit unbegranntem Weizen (Triticum aestivum)
(Bild/Quelle: de.wikipedia.org)

Gatersleben– Weizen ist eine der global bedeutendsten Kulturpflanzen. Angesichts steigender Bevölkerungszahlen und klimatischer Veränderungen ist die Entwicklung ertragreicher und stabiler Sorten entscheidend um die Welternährung nachhaltig zu sichern. Gleichzeitig stagnieren die Ernteerträge von Weizenpflanzen in vielen Ländern der Welt. Ein besonders effektiver Mechanismus der Ertragssteigerung, die Kreuzung reinerbiger Elternlinien („Heterosiseffekt“), kann jetzt in der Weizenhybridzüchtung genutzt werden.

Dreistufiges Modell als Grundlage für die Nutzung der Heterosis

Eine Gruppe von Wissenschaftlern um Prof. Dr. Jochen C. Reif, Leiter der Abteilung Züchtungsforschung am IPK, entwickelte in Kooperation mit der Landessaatzuchtanstalt der Universität Hohenheim und mehreren Züchtungsunternehmen ein dreistufiges Modell als Grundlage für die Nutzung der Heterosis. Das Weizengenom ist sehr komplex, fünfmal so groß wie das des Menschen. Die Forscher analysierten die genetischen Ressourcen tausender Weizenzuchtlinien auf der Suche nach möglichst unterschiedlichen, sich ergänzenden Elternpaaren. Mittels recheneffizienter Algorithmen und durch genomische Vorhersagen der Hybridleistung können sie diese komplementären heterotischen Gruppen nun identifizieren. Gleichzeitig bewerten die Wissenschaftler den nachhaltigen Zuchtfortschritt der Gruppen selbst. Das Projekt wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.

Ertragsvorteil durch Wechsel hin zu Hybriden

Für Prof. Dr. Jochen C. Reif ist dieser Schritt entscheidend für höhere und stabilere Ernteerträge – nicht nur beim Weizen: „Der Wechsel hin zu Hybriden verspricht einen Ertragsvorteil, der dem bisherigen Selektionserfolg von ungefähr 15 Jahren entspricht. Das entwickelte Verfahren ist aber auch auf andere selbstbefruchtende Kulturpflanzen, beispielsweise Kichererbsen oder Hirse, anwendbar.“

Originalpublikation: Yusheng Zhao, Zuo Li, Guozheng Liu, Yong Jiang, Hans Peter Maurer, Tobias Würschum,Hans-Peter Mock, Andrea Matros, Erhard Ebmeyer, Ralf Schachschneider, Ebrahim Kazman,Johannes Schacht, Manje Gowda, C. Friedrich H. Longin, and Jochen C. Reif (2015): Genome-based establishment of a high-yielding heterotic pattern for hybrid wheat breeding, PNAS 2015 ; published ahead of print December 9, 2015, DOI:10.1073/pnas.1514547112

* A. Mesecke: Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), 06466 Gatersleben

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