Welche Faktoren beeinflussen das Pflanzenwachstum? Antworten auf diese Fragen liefern neben dem Blick ins Erbgut von Nutzpflanzen vor allem Untersuchungen ihrer Gestalt und ihrer unmittelbaren Umgebung. Pflanzen vor Ort auf dem Acker vermessen, das ist jedoch noch immer sehr aufwendig. Bald schon könnte diese zeitintensive Arbeit ein Hightech-Fahrzeug übernehmen, das jetzt seinen ersten Feldtest erfolgreich bestanden hat. Die im Rahmen des Projektes PredBreed von verschiedenen Partnern entwickelte selbstfahrende Messplattform beruht auf einem ausgeklügelten Sensorsystem, das Daten erfasst, kombiniert und auswertet und somit eine wissensbasierte Züchtung verschiedenster Kulturarten erleichtern soll. Die Phänotypisierungsplattform namens BreedVision soll zunächst zur Züchtung einer Getreideart als Energiepflanze eingesetzt werden. Das Projekt wurde vom  Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.

Die hochgelegte Messstation ähnelt einem Traktor. Doch das vierrädrige Gefährt hat mehr als herkömmliche Agrarmaschinen zu bieten: Es ist ausgestattet mit hochsensibler und modernster Technik und kommt gänzlich ohne Fahrer aus. Bei „BreedVison“ handelt es sich eine Phänotypisierungsplattform, die bisher weltweit einmalig ist. Das Besondere: Mithilfe eines neuartigen Sensorsystems wird eine schnelle, nicht-invasive und präzise Phänotypisierung von Pflanzen im Feld möglich. Die Weltneuheit wurde im Rahmen des vom BMEL geförderten Projektes Predbreed seit 2012 von verschiedenen Partnern entwickelt. Daran beteiligt waren die Landessaatzuchtanstalt an der Universität Hohenheim, die Hochschule Osnabrück sowie die Unternehmen, Saatzucht Dr. Hege und HYBRO Saatzucht, Nordsaat Saatzucht und W. von Borries-Eckendorf der Saaten Union Gruppe. Koordinator des Forschungsprojektes war die Gemeinschaft zur Förderung von Pflanzeninnovation e. V. (GFPi)

Präzise Vorhersage mit sensorbasierten Messdaten

Im Zusammenhang mit der Zucht von Pflanzen zur Biomasseproduktion sind exakte Messdaten Voraussetzung, um das Verfahren wirtschaftlich zu machen. Mit Breedvision haben die Wissenschaftler nun eine Präzisionsphänotypisierungsplattform entwickelt, die den Phänotyp verschiedener Zuchtstämme im Feldversuch zerstörungsfrei erfassen kann. Dafür entwickelten sie einen Multifunktions-Geräteträger mit zahlreichen Sensoren, die sowohl morphologische als auch Daten zu den Inhaltsstoffen der Pflanzen erheben können.

Rückschlüsse zum Feuchte- und Trockengehalt der Pflanze

So erstellen Lichtgitter eine Art Schattenbild der Parzellen, aus denen sich indirekt die Pflanzenhöhe und -dichte bestimmen lässt, und mit einer Hyperspektralkamera kann man über den Feuchtegehalt der Pflanzen Rückschlüsse auf deren Trockenmassegehalt ziehen. Weitere verwendete Sensortypen sind u.a. Laserdistanzsensoren, Time-of-flight-Kameras und Multireflex-Ultraschallsensoren. Die Innovation liegt jedoch in der Bündelung der Sensordaten, die jeweils mit einem Zeit- und Positionsstempel versehen sind und so zur Vorhersage von Zielmerkmalen wie den Jahreeffekt genutzt werden.

Triticale als neue Energiepflanze nutzen

Das Projekt PredBreed wird darüberhinaus auch einen Beitrag zur Entwicklung eines Zuchtprogramms für die relativ neue Getreideart Triticale - eine Kreuzung aus Weizen und Roggen – als Energiepflanze leisten. Hierfür wollen die Wissenschaftler das Potenzial der genomischen Selektion zur Vorhersage der Biomasse erforschen und bis 2017 eine Trainings- und eine Validierungspopulation mit über 1.000 Bioenergie-Triticale-Zuchtstämmen aufbauen und diese mit genomweiten molekularen Markern genotypisieren. Kombiniert mit den mittels der Phänotypisierungsplattform erhobenen Daten können dann biometrische Modelle getestet werden, die es erlauben, den Zuchtwert der Triticale-Zuchtstämme zu schätzen, um diese zukünftig anhand der genotypischen Daten frühzeitig selektieren zu können.