Gatersleben, Germany
December 10, 2015
Forscher am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) entwickeln einen ersten Ansatz um den besonders effektiven Mechanismus der Ertragssteigerung, die Kreuzung reinerbiger Elternlinien ("Heterosiseffekt"), beim Weizen zu nutzen.
Davon könnte auch die Züchtung anderer Getreidearten wie beispielsweise Gerste oder Reis profitieren. Die renommierte Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte diese Ergebnisse am 09. Dezember 2015.
Durchbruch: Heterosiseffekt beim Weizen systematisch nutzbar
Weizenähren (Foto: IPK)
Forscher am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) entwickeln einen ersten Ansatz um den besonders effektiven Mechanismus der Ertragssteigerung, die Kreuzung reinerbiger Elternlinien („Heterosiseffekt“), beim Weizen zu nutzen. Davon könnte auch die Züchtung anderer Getreidearten wie beispielsweise Gerste oder Reis profitieren. Die renommierte Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte diese Ergebnisse am 09. Dezember 2015.
Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) stellen den ersten Ansatz für eine systematische Nutzung des Heterosiseffekts beim Weizen vor. Damit bewältigen sie eine der zentralen Herausforderungen in der Hybridzüchtung selbstbefruchtender Getreidesorten.
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.
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.
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 anderen selbstbefruchtende Kulturpflanzen, beispielsweise Kichererbsen oder Hirse, anwendbar.“
Die Ergebnisse der Studie wurden am 09. Dezember 2015 in der renommierten Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.
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
(Web: http://www.pnas.org/content/early/2015/12/09/1514547112.full.pdf)
Weitere Informationen
Das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben ist eine außeruniversitäre, mit Bundes- und Ländermitteln geförderte Forschungseinrichtung und Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Am IPK forschen und arbeiten mehr als 500 Mitarbeiter/-innen aus über 30 Nationen. Zentrales Anliegen der wissenschaftlichen Arbeiten am IPK ist die Untersuchung der genetischen Vielfalt von Kultur- und verwandten Wildpflanzen und der Prozesse, die zu ihrem Entstehen geführt haben. Daraus abgeleitet erfolgt die Aufklärung der molekularen Mechanismen, die zur Ausprägung und Variation pflanzlicher Merkmale beitragen. Hieraus erwachsende Erkenntnisse ermöglichen die Entwicklung und Anwendung von Strategien zu einer vertieften Charakterisierung und darauf aufbauend zu einer wissensbasierten Nutzbarmachung der in der Genbank vorgehaltenen pflanzengenetischen Ressourcen. www.ipk-gatersleben.de
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