Vor rund zehntausend Jahren entstand der moderne Brotweizen Triticum aestivum, der heute ein Fünftel der weltweit von Menschen verzehrten Kalorien und Proteine liefert. Durch Selektion und Züchtung wurden unzählige Varianten geschaffen, die an regionale Umwelt- und Klimabedingungen angepasst sind und eine höhere Leistungsfähigkeit haben. Doch seit einigen Jahren stagniert der Weizenertrag. Der Klimawandel und der steigende Bedarf nach nachhaltigeren Landwirtschaftsformen stellt Züchter vor neue Herausforderungen.

Genotypen aus 68 Ländern analysiert

Einen wichtigen Schritt auf diesem Weg hat nun ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben gemacht. Die Pflanzenforscher haben 487 Weizengenotypen aus 68 Ländern sequenziert, von Landrassen bis zu modernen Varietäten. Dabei dokumentierten sie die Vielfalt auf Ebene der Gene, der Chromosomen und der drei Subgenome, die im Laufe der Domestikation im Brotweizen verschmolzen sind. Heraus kam auch, wie die jeweiligen Allele der Gene mit bestimmten, züchterisch verstärkten Eigenschaften zusammenhängen.

Genpool für die Züchtung

Das neue Wissen stellt Züchtern einen Pool an genetischer Variabilität zur Verfügung, um Weizenvarietäten mit neuen oder verbesserten Eigenschaften zu entwickeln – von der Anpassung an Umweltbedingungen bis hin zu verbessertem Ernteertrag und einer erhöhten Krankheitsresistenz. Mit der im Fachjournal „Nature“ veröffentlichten Studie konnten die Forscher zudem die Hypothese bestätigen, dass die Ursprünge des modernen Brotweizens im Durumweizen zu finden sind.

„Pangenom“ als Langfristziel

Das langfristige Ziel der Pflanzenforscher ist es, das sogenannte Pangenom zu entschlüsseln und damit alle Gene und Variationen des Weizens, die es weltweit gibt, offenzulegen. Das soll die Potenziale der Züchtungsforschung, die die aktuelle Studie liefert, noch einmal deutlich erweitern.

bl