Moderne Hochleistungssorten von Getreide- und anderen Nahrungspflanzen sind wahre Produktivitätswunder. Im Verlauf der Züchtung wurden sie dafür optimiert, unter den typischen Wachstumsbedingungen maximale Erträge zu liefern. Doch die meist eingesetzte Methode der Hybridzüchtung führte auch dazu, dass die genetische Variabilität dieser Sorten verarmte. Dadurch können sich heutige Hybridsorten oft schlecht auf veränderte Umweltbedingungen einstellen, wie sie durch den Klimawandel bereits auftreten. Mehr Dürren, verschobene Jahreszeiten oder neue Schädlinge und Krankheiten gefährden die Ernten und damit die Versorgungssicherheit.

Wertvolle Genbanken

Fachleute für Pflanzenzüchtung an der Technischen Universität München (TUM) haben nun im Fachjournal „Nature Communications“ eine Methode vorgestellt, wie moderne Sorten besser an künftige Herausforderungen angepasst werden können. Die Fachleute griffen dazu auf die genetische Information von alten Landrassen zurück, die in Saatgutbanken gelagert sind. In diesen Landrassen sind oft noch nützliche Eigenschaften vorhanden, die später im Verlauf der Züchtung verlorengingen.

„Wir haben gezeigt, wie man neue genetische Variationen für wichtige Merkmale in der landwirtschaftlichen Produktion findet. Die Variation in diesen Merkmalen wird von vielen Genen bestimmt und ist im aktuellen Zuchtmaterial nur unzureichend vorhanden“, erläutert Manfred Mayer, Erstautor der Studie. „Damit eröffnet sich der Weg, neue klimaverbesserte Hybridsorten zu entwickeln.“

Kältetoleranz als Beispiel

Dass diese Methode funktioniert, hat das Forschungsteam am Beispiel der Kältetoleranz bei Mais demonstriert. Mais leidet darunter, wenn er während der Blüte Hitze oder Dürre ausgesetzt ist. Verträgt die Pflanze Kälte besser, kann die Aussaat früher im Jahr beginnen und die Blüte ist bereits erfolgt, bevor die jahreszeitlich bedingten Hitze- oder Dürrephasen auftreten. Anhand einer Vorauswahl wurden drei Landrassen an mehren europäischen Standorten mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen angebaut.

Dabei wertete das Team neben der Jugendentwicklung der Pflanzen Wuchshöhe und -form, Blühzeitpunkt und Windstabilität aus. Durch den Vergleich der Standorte und mithilfe molekularbiologischer Methoden brachten sie die jeweiligen Eigenschaften mit genetischen Merkmalen in Verbindung. Diese könnten nun auf züchterischem Weg genutzt werden, um bestehenden Hybridsorten die verlorengegangenen Fähigkeiten zurückzugeben.

bl