Neue Wege für stabile Ernten im Klimawandel
Ein neuer Forschungsverbund unter der Federführung der Universität Hohenheim, an dem auch die Universität Tübingen und das Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie Tübingen beteiligt sind, erhält eine Förderung aus dem Landesprogramm „Regionale Forschungsallianzen“. Ziel ist es, die Ernteerträge von Kulturpflanzen angesichts des Klimawandels zu stabilisieren.
Die moderne Pflanzenzüchtung hat Kulturpflanzen über Jahrzehnte auf maximale Erträge optimiert. Dies führte jedoch oft zu einem Verlust an genetischer Vielfalt und Anpassungsfähigkeit gegenüber wechselnden Umweltbedingungen. Die neue Forschungsallianz möchte molekularbiologische Erkenntnisse systematisch für den praktischen Züchtungsprozess nutzbar machen, um Erträge auch bei zunehmenden extremen Wetterereignissen zu sichern.
Das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK) unterstützt das Netzwerk mit 900.000 Euro. Die beteiligten Universitäten und das Max-Planck-Institut tragen weitere 900.000 Euro aus Eigenmitteln bei. Die Sicherstellung der Nahrungsmittelversorgung für eine wachsende Weltbevölkerung und die Bereitstellung von Rohstoffen für eine Bioökonomie stellen zunehmende Herausforderungen dar.
Herausforderungen durch den Klimawandel
Der Klimawandel erfordert Kulturpflanzen, die auch unter Extremwetterbedingungen wie Hitzewellen und Trockenheit zuverlässige Erträge liefern. Moderne Hochleistungssorten haben im Züchtungsprozess oft Gene und Gengruppen verloren, die für die Abwehr von Stressfaktoren wie Trockenheit oder Schädlingsbefall wichtig sind. Eine mögliche Strategie ist die Kreuzung mit wilden Vorläuferarten, die diese Eigenschaften noch besitzen.
Züchter identifizieren diese Arten bereits durch die Analyse ihres Erbguts mittels Hochdurchsatzverfahren, um DNA-Abschnitte zu finden, die mit gewünschten Fähigkeiten korrelieren. Trotz technologischer Fortschritte bleibt die Vorhersage des tatsächlichen Zuchtwertes einer Pflanze schwierig, was Züchtungsprozesse langwierig macht. Es ist unklar, ob die aktuellen Methoden ausreichen, um mit dem Tempo des Klimawandels Schritt zu halten.
Regionales Forschungsnetzwerk für Pflanzenzüchtung
Der Zusammenschluss von Spitzenwissenschaftlern unterschiedlicher Richtungen ist notwendig, wenn wir die komplexe Problematik der weltweiten Ernährungssicherheit in den Blick nehmen. Ich bin sicher, dass diese regionale Forschungsallianz die Voraussetzungen mitbringt, um bahnbrechende Fortschritte bei der Sicherung stabiler Erträge im Pflanzenbau hervorzubringen.
Dies erklärte Wissenschaftsministerin Theresia Bauer. Ein neuer Ansatz soll molekularbiologische Erkenntnisse zur pflanzlichen Anpassungsfähigkeit und zu Adaptionsstrategien systematisch in die praktische Pflanzenzucht integrieren. Dies soll Züchtern ermöglichen, optimale „Eltern“ für Kreuzungen schneller zu identifizieren.
Unter der Leitung der Universität Hohenheim haben sich Wissenschaftler der Universität Tübingen, des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie, der Landessaatzuchtanstalt und der Universität Hohenheim zu diesem regionalen Forschungsnetzwerk zusammengeschlossen. Mit der finanziellen Unterstützung des Landesprogramms „Regionale Forschungsallianzen“ wollen sie die Grundlage für zukünftige Verbundprojekte zum Thema „Ertragsstabilität in dynamischen Umwelten“ schaffen. Die Projektpartner stellen zusätzlich zur Landesförderung eigene Mittel in gleicher Höhe bereit.
Überwindung der Kluft zwischen Fachkulturen
Prof. Dr. Uwe Ludewig, Leiter des Fachgebiets Ernährungsphysiologie der Kulturpflanzen an der Universität Hohenheim und Sprecher des Netzwerks, sowie Prof. Dr. Klaus Harter, Ko-Sprecher der Initiative am Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP) an der Universität Tübingen, betonen, dass sich das Wissen über die molekulargenetischen Grundlagen von Pflanzeneigenschaften in den letzten Jahren vervielfacht hat. Die molekularbiologische Forschung an Modellpflanzen im Labor sei der an Nutzpflanzen jedoch weit voraus.
Ludewig weist darauf hin, dass auf dem Feld vielfältige Stressfaktoren wirken, die im Zusammenhang erforscht werden müssen. Trockenheit, Schaderreger und Parasiten können ihre negativen Wirkungen auf den Ertrag gegenseitig verstärken. Andererseits können Stressfaktoren wie Trockenheit oder Nährstoffmangel auch positive Effekte haben, indem sie Pflanzenvarianten resistenter gegenüber Schädlingen machen.
Die Herausforderung für das Netzwerk besteht darin, Erkenntnisse aus Bereichen wie Genomik, Metabolomik, Proteomik und Epigenetik auf die realen Bedingungen im Feld zu übertragen und diese Daten für den praktischen Züchtungsprozess nutzbar zu machen. Ludewig und Harter sehen darin eine Pionierarbeit, da dieser interdisziplinäre Brückenschlag bisher noch nicht systematisch umgesetzt wurde.