Pflanzenzüchtung:
Zwischen Kunst und Schlüsseltechnologie.
Bei der Züchtung innovativer Pflanzen geht es im Kern darum, die genetische Zusammensetzung von Kulturpflanzen so zu verändern, dass diese sich an die sich wandelnden Anforderungen der Menschen an stabile Erträge mit der erforderlichen Qualität der Ernteprodukte und der sich ändernden Umwelt anpassen. Eine faszinierende und komplexe Kunst aus Wissenschaft, wirtschaftlicher Unternehmung und dem Streben nach Fortschritt, die bei KWS tief verwurzelt ist.
Genau genommen hat es die ersten Pflanzenzüchter bereits vor etwa 10.000 Jahren gegeben – als unsere Vorfahren von einer nomadischen Jäger- und Sammlerkultur auf eine sesshafte Lebensweise wechselten. Durch Auslesezüchtung wurden Wildpflanzen domestiziert: Aus einer Pflanzenpopulation wurden über Generationen hinweg immer wieder diejenigen Exemplare ausgewählt und weitervermehrt, die die gewünschten Eigenschaften aufwiesen. Ein langwieriger Prozess, der mit den heutigen Züchtungsmethoden von KWS nicht zu vergleichen ist.
Eine neue Sorte zu entwickeln, ist aber auch heute kein Sprint, sondern eher ein Forschungsmarathon. In der Öffentlichkeit besteht oftmals wenig Kenntnis über den Aufwand, den Züchtungsarbeit bedeutet. Die Entwicklung einer neuen Sorte dauert acht bis zwölf Jahre. Entsprechend langfristig sind die Züchtungsziele ausgerichtet: auf globale Herausforderungen wie den Klimawandel oder auf qualitative Anforderungen der Landwirte und die ihrer Böden.
Die Ansprüche an neue Kulturpflanzen sind hoch – und werden weiter wachsen.
Moderne Züchtungsmethoden sollen:
- Erträge sichern, stabilisieren und für eine nachhaltige Versorgung sorgen
- Ressourcen schonen, beispielsweise den Wasserverbrauch sowie den Einsatz von Dünger und Pflanzenschutzmitteln verringern
- den Energie- und Nährstoffgehalt für eine effizientere Nutzung der Anbauflächen optimieren
Der „Werkzeugkasten“, um solche Züchtungsziele zu erreichen, ist vielfältig: KWS setzt diverse Methoden im Mix ein – von der Kreuzung und Selektion, die auch heute noch auf den Regeln Gregor Mendels basieren, über die Hybridzüchtung bis hin zu neuen Züchtungsmethoden zur gezielten Anpassung der pflanzlichen Genetik. Das Ziel ist es, einen Beitrag zur Sicherung einer zukunftsfähigen und nachhaltigen Landwirtschaft durch Pflanzenzüchtung zu leisten.
Genome Editing: Sprechen wir über Zukunftschancen
Genome Editing ist eine neue Züchtungsmethode, die gezielt Brüche in der DNA einer Pflanze induziert. DNA-Brüche und -Reparaturen treten in der Natur immer wieder auf. Natürliche Mutationen sorgen dafür, dass sich Organismen im Laufe der Zeit an neue Bedingungen anpassen können und sich so allmählich verändern. In einem wichtigen Einsatzbereich des Genome Editing wird dieser Prozess nachgeahmt, indem gezielt Mutationen an kleinsten Genabschnitten vorgenommen werden, die wiederum die Ausprägung bestimmter Eigenschaften beeinflussen. Eigenschaften können geschwächt oder verstärkt, ausgeschaltet oder neu hinzugefügt werden. So können Züchter gezielt und spezifisch Veränderungen vornehmen, ohne fremde DNA einzubringen. Die resultierenden Pflanzen hätten auch in der Natur entstehen können – gleichzeitig kann Genome Editing mit schnelleren und gezielten Züchtungserfolgen dazu beitragen, mit effektiven Lösungen künftigen landwirtschaftlichen Herausforderungen zu begegnen.
Beispiele aus dem Werkzeugkasten der Züchtung
- Kreuzung & Selektion
- Linienzüchtung
- Hybridzüchtung
- Zell- und Gewebekultur
- Markergestützte Selektion
- Phänotypisierung
Kreuzung & Selektion
Elternpflanzen, die die gewünschten Merkmale tragen, werden miteinander gekreuzt. Die Körner der größten und ertragreichsten Pflanzen werden wieder ausgesät.
Linienzüchtung
Hier kreuzt man zwei Elternlinien, die sich in gewünschten Eigenschaften möglichst ergänzen. Aus den Nachkommen werden reinerbige Pflanzenlinien entwickelt, die sogenannten Liniensorten.
Hybridzüchtung
Bei der Hybridzüchtung werden zwei genetisch möglichst unterschiedliche Elternlinien gekreuzt.
Zell- und Gewebekultur
Aus einzelnen Zellen einer Pflanze werden auf Nährmedien im Labor vollständige Pflanzen regeneriert.
Marker
Mit Hilfe von molekularen Markern werden Eigenschaften bei Pflanzen überprüft.
Phänotypisierung
Es werden die Eigenschaften einer Zuchtpflanze im Feld begutachtet. Dabei kommen moderne Technologien zur automatisierten Analyse zum Einsatz.
Gentechnik
Bei der Grünen Gentechnik erhält eine Pflanze höchst gezielt neue genetische Eigenschaften. Dafür werden Gene oder andere Abschnitte der Erbsubstanz (DNA), zum Beispiel aus Bakterien, in das Erbgut von Pflanzen übertragen.
Genomforschung
Hier werden der gesamtheitliche Aufbau und die biologische Funktion des pflanzlichen Genoms erforscht.
Genome Editing
Der Begriff Genome Editing umfasst eine Reihe von Methoden. Sie alle können einzelne Bausteine der DNA gezielt und punktgenau verändern.
