Jahrzehnte verfolgten Pflanzenzüchter das Ziel, Kulturpflanzen mit maximalem Ertrag zu entwickeln. Inzwischen fordert der Klimawandel ein Umdenken, um die wachsende Weltbevölkerung auch zukünftig ernähren zu können. Denn gegen andauernde Hitze und Trockenheit sind nur wenige Nutzpflanzen gewappnet. Das Problem: Neue Getreide-, Mais- oder Reissorten sind den wechselnden Umwelteinflüssen weniger gewachsen, als einst ihre Vorfahren. Sie haben an genetischer Vielfalt verloren und so Eigenschaften eingebüßt, die den Pflanzen dabei helfen, sich gegen Stressfaktoren wie Trockenheit oder Schädlingsbefall zu rüsten.

Stabile Ernteerträge sichern

Ernteerträge trotz sich wandelnder Umwelteinflüsse in Zukunft stabil zu halten, ist daher das Ziel einer neu gegründeten Forschungsallianz unter der Federführung der Universität Hohenheim. Darin wollen Pflanzenzüchter und Molekularbiologen aus Hohenheim gemeinsam mit der Universität Tübingen und dem Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie Tübingen erstmals Hand in Hand neueste Technologien aus dem Bereich der molekularen Grundlagenforschung systematisch für den praktischen Züchtungsprozess nutzbar machen. Die Arbeit des Forschungsnetzwerkes  wird im Rahmen des Landesprogramms „Regionale Forschungsallianzen“ vom Land Baden-Württemberg mit 900.000 Euro unterstützt. Die gleiche Summe wird von den  Netzwerkpartnern bereitgestellt. „Ich bin sicher, dass diese regionale Forschungsallianz die Voraussetzungen mitbringt, um bahnbrechende Fortschritte bei der Sicherung stabiler Erträge im Pflanzenbau hervorzubringen“, sagt Wissenschaftsministerin Theresia Bauer.

Suche nach widerstandfähigen Vorfahren

Ziel der Allianz ist es, neue Kulturpflanzen zu entwickeln, die auch bei extremen Wetterverhältnissen wie Hitze und langanhaltender Trockenheit zuverlässige Erträge liefern. Eine Möglichkeit sehen die Forscher in der Kreuzung bestehender Pflanzen mit ihren wilden Vorgängern, die sich ihre widerstandsfähigen Eigenschaften noch erhalten haben. Mithilfe moderner Hochdurchsatzverfahren wird bereits heute das Erbgut diverser Arten nach prägnanten Stellen durchforstet, die auf die gewünschten Fähigkeiten schließen lassen. Die Partner im Forschungsnetzwerk wollen jedoch einen neuen Weg gehen. Sie wollen molekularbiologische Erkenntnisse zur pflanzlichen Anpassungsfähigkeit und zu Adaptionsstrategien systematisch in die praktische Pflanzenzüchtung einbeziehen. Dadurch könnten Züchter beispielsweise deutlich schneller optimale „Eltern“ für eine Kreuzung finden.

Forschungswissen vom Labor aufs Feld übertragen

Zunächst stehen die Forscher vor der Herausforderung, sämtliche Erkenntnisse aus den Bereichen wie Genomik, Metabolomik, Proteomik oder Epigenetik auf die realen Bedingungen auf dem Feld zu übertragen. „Die molekularbiologische Forschung an Modellpflanzen im Labor ist der an Nutzpflanzen außerordentlich weit voraus. Im Unterschied zum Labor wirken auf dem Acker jedoch vielfältige Stressfaktoren, die im Zusammenhang erforscht werden müssen“, sagt der Sprecher des Forschungsnetzwerkes, Uwe Ludewig. So können Ludewig zufolge Trockenheit, Schaderreger und Parasiten ihre negativen Wirkungen auf den Ertrag zwar gegenseitig verstärken. Andererseits kann der Stress auch positive Effekte haben, so dass einzelne Pflanzenvarianten, sogar resistent gegenüber Schädlingen werden können.

bb