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Züchtung

Revolution in Roggen: Halbzwerge für mehr Toleranz gegen Hitzestress

AF_Roggenpflanzen
am Donnerstag, 03.10.2019 - 06:32 (Jetzt kommentieren)

Das Gen Ddw1 für Kurzstroh soll helfen, Roggen züchterisch gegen den Klimawandel zu wappnen. 2019 wuchsen erstmals kurzstrohige Linien, die das Gen als Saateltern reinerbig tragen.

Der Schwerpunkt der Hybridzüchtung bei lag bisher auf Kornertrag, Resistenz gegen Braunrost und Abwehr von Mutterkorn. Nun bereiten Forscher Roggen züchterisch auf den Klimawandel vor. Ein Projekt soll die Trockenstresstoleranz verbessern und das Umknicken verhindern.

Dabei zählt das Verkürzen der Halme. Mit Technologie zur Sequenzierung sind kurz- und normalstrohigen Sorten jetzt charakterisiert. Das gibt erstmals Einblicke, auf welche Weise das Wachstumshormon Gibberellin die Wuchshöhe der Pflanze auf molekularer Ebene kontrolliert.

Durchbruch für Kurzstrohsorten

Roggen, der das Kurzstroh-Gen Ddw1 trägt, steigert die Aktivität eines Gens aus der sogenannten Gibberellinbiosynthese. „Wir konnten diesen Erkenntnisgewinn für die Entwicklung von neuen Selektionswerkzeugen nutzen, mit denen Ddw1 in Elitezuchtmaterial eingekreuzt werden kann“, sagt Dr. Bernd Hackauf vom Julius Kühn-Institut (JKI), einer von elf Partnern im internationalen Forscherteam. Das sei vorher so präzise nicht möglich gewesen.

Die Züchter sehen das als „Durchbruch“. Beim Roggen wollen sie nun die Kurzstrohära einleiten. „Die molekularen Daten zeigen, dass Ddw1 auch ein Schlüssel sein könnte, um die Dürretoleranz des Roggens zu erhöhen“, so Hackauf. Das Projekt knüpft an die Züchtung von Halbzwergen bei Weizen an. Kurze Halme tragen schwerere Ähren, ohne umzuknicken.

Erste Elternlinien gezüchtet

Die Forscher haben das Gen Ddw1 in erste Saatelternlinien eingekreuzt. 2019 wuchsen kurzstrohige Roggen, die das Gen reinerbig tragen - laut JKI eine „Weltpremiere“. Kreuzt man diese Saatelterlinien weiter, vererben sie Ddw1 an ihre Nachkommen. Deren Halme bleiben wegen der dominanten Wirkweise ebenfalls verkürzt.

Über die Kreuzung mit genetisch verschiedenen Polleneltern können die Forscher nun den Heterosiseffekt nutzen: Werden reinerbige Elternlinien miteinander gekreuzt, liegt die Leistung der ersten Nachkommengeneration (F1-Hybriden) zumeist deutlich über der ihrer Eltern.

So lassen sich leistungsstarke Nachkommen züchten. Sie müssen neben Kurzstrohigkeit weitere positive Eigenschaften haben: Hybriden mit hoher Mutterkornabwehr und verkürzten Halmen sollen die Nachhaltigkeit erhöhen. Das heißt: Verzicht auf chemische Wachstumsregler und weniger Energiekosten für Ernte und Trocknung.

Ziel ist ein Wachstumsmodell

Um die Leistung der Züchtungen unter verschiedenen Klimaszenarien vorhersagen zu können, wollen die Experten im Projekt RYE-SUS ein Wachstums- und Entwicklungsmodell für Roggen etablieren. Zudem widmen sie sich dem Wurzelsystem und den genetischen Grundlagen der ausgeprägten Winterhärte. Das Projekt RYE-SUS wird aus Mitteln des Innovationsprogramms „Horizont 2020“ der EU unterstützt.

In Deutschland steht Roggen aktuell auf rund 0,6 Mio. ha. Das sind etwa zehn Prozent des gesamten Getreideanbaus. Auf leichten, grundwasserfernen Böden hat er wegen seines entwickelten Wurzelsystems zwar Vorteile. Er ist aber besonders vom Klimawandel betroffen, wegen der langen Halme vor allem von Starkregen. Zugleich verfügt Roggen als Fremdbestäuber über ein großes Potenzial, um ihn züchterisch an solche Umwelteinflüsse anzupassen.

Mit Material von JKI
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