Zahlreiche Umwelteinflüsse und genetische Anlagen der einzelnen Sorten entscheiden darüber, wie viel Ertrag Nahrungspflanzen bringen. Dabei ist jedoch auch wichtig, in welcher Entwicklungsphase der Pflanze die jeweiligen Umwelteinflüsse wirken. In bestimmten Zeitfenstern können Kälte, Hitze, Dürre oder auch Starkregen besonders viel Schaden anrichten und den Ertrag minimieren. Bislang jedoch war es mit großem Aufwand verbunden, diese Zusammenhänge zu identifizieren – denn sie unterscheiden sich von Sorte zu Sorte.

Daten von 220 Sorten aus drei Jahren ausgewertet

Forschende der Humbold-Universität Berlin haben nun ein statistisches Verfahren entwickelt und diese Fragen für Winterweizen beantwortet. Allein in Deutschland werden Hunderte Weizensorten angebaut. Für 220 davon haben die Forschenden Anbaudaten von sechs Standorten und aus drei Jahren analysiert und dabei Bodenbedingungen, Wetterbedingungen sowie Korn- und Ährenanzahl ausgewertet. Kombiniert mit Wachstumsmodellen ergaben sich so 81 kritische Zeitfenster, in denen ein bestimmter Umweltfaktor den Ertrag besonders stark beeinflusst.

Einige dieser Zusammenhänge waren aus anderen Forschungsarbeiten bekannt und konnten so die Plausibilität der neuen Methode belegen. Andere Zusammenhänge jedoch waren neu und könnten die weitere Züchtung und Anbaupraxis beeinflussen. Beispielsweise steuert die Nachtkälte vor der Blüte die Korngröße; Niederschläge erhöhen auch noch nach der Blüte die Ährenzahl; und in der späten Kornfüllungsphase bestimmt die Intensität der Sonnenstrahlen, wie schwer die reifen Körner werden.

Auch Hinweise auf Resistenzen gefunden

„Wir haben nicht nur neue sensitive Zeitfenster entdeckt, sondern auch Stressresistenzen in bestimmten Sorten“, betont Tsu-Wei Chen von der HU Berlin. Dadurch könnte die Pflanzenzüchtung besonders robuste Sorten identifizieren, die auch unter widrigen Umwelteinflüssen stabile Erträge liefern. Gerade angesichts der Klimakrise wird das immer bedeutsamer. Nicht zuletzt kann die Forschung die neuen statistischen Modelle nutzen, um präziser zu prognostizieren, wie sich die erwarteten Klimaänderungen auf die Getreideerträge auswirken werden.

„Unsere Ergebnisse eröffnen neue Forschungsfelder für die Zukunft und werfen auch zahlreiche unbeantwortete Fragen auf. Zum Beispiel müssen wir untersuchen, welche physiologischen Prozesse und Mechanismen die Sensitivität regulieren und welche genetischen Regionen und Gene damit verbunden sind“, erklärt der Forscher. Details der Studie hat das Team im Fachjournal Nature Plants veröffentlicht.

bl