Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) stellten den ersten Ansatz für eine systematische Nutzung des Heterosiseffekts beim Weizen vor. „Der Wechsel hin zu Hybriden verspricht einen Ertragsvorteil, der dem bisherigen Selektionserfolg von ungefähr 15 Jahren entspricht. Das entwickelte Verfahren ist neben dem Weizen auch auf andere selbstbefruchtende Kulturpflanzen, beispielsweise Kichererbsen oder Hirse, anwendbar“, sagt Professor Dr. Jochen C. Reif, Leiter der Abteilung Züchtungsforschung am IPK.

Mit diesem Ansatz bewältigten die Forscher eine der zentralen Herausforderungen in der Hybridzüchtung selbstbefruchtender Getreidesorten, vermeldete das IPK. Weizen gehört zu den weltweit wichtigsten Getreidearten und ist zur Sicherung der Welternährung unabdingbar. Doch es 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. Für Professor Reif ist dieser Schritt entscheidend für höhere und stabilere Ernteerträge.

Genomische Vorhersagen der Hybridleistung möglich

Die Gruppe von Wissenschaftlern um Professor Reif entwickelte in Kooperation mit der Landessaatzuchtanstalt der Universität Hohenheim und mehreren Züchtungsunternehmen ein dreistufiges Modell als Grundlage für die Nutzung des Heterosiseffekts. Das Weizengenom ist sehr komplex und fünf Mal so groß wie das des Menschen. Die Forscher analysierten die genetischen Ressourcen tausender Weizenzuchtlinien auf der Suche nach möglichst unterschiedlichen, sich ergänzenden Elternpaaren. Mit recheneffizienten 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 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.