Die Züchtung von Sorten, die Trockenheit und Wasserstress tolerieren, ist ein Thema, das Züchter beschäftigt, insbesondere bei Weizen und Zuckerrüben bei Florimond Desprez. Der Kampf gegen die Trockenheit ist Teil eines agroökologischen und aktuellen Ansatzes. Wie kann die Sortenauswahl also Antworten auf diese Problematik liefern?
Welche verschiedenen Arten von Dürre gibt es?
Womit ist eine Dürreperiode verbunden?
Weizen
Welche Auswirkungen hat Trockenheit auf Pflanzen?
Nehmen wir das Beispiel Weichweizen: Je nach Entwicklungsstadium der Pflanze hat die Trockenheit unterschiedliche Auswirkungen.
Zum Zeitpunkt der Aussaat, im Stadium der Jungpflanze, führt Trockenheit zu einer schlechten Keimung und zum Absterben der Pflanze. Der Frühling ist eine entscheidende Zeit für Weizen. Ist er trocken, hat dies erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklung des Weizens und seinen Ertrag. Auch die Blütezeit ist ein kritisches Stadium, das bis zur Kornentwicklung andauert. Ein Wassermangel in dieser Zeit ist sehr schädlich und wirkt sich wiederum auf den Ertrag des Weizens aus.
Arash Nezhadahmadi hat 2013 eine Tabelle erstellt, in der die verschiedenen Auswirkungen von Wasserstress auf Weizen aufgeführt sind:
Gibt es Sorten, die von Natur aus trockenheitstolerant sind?
Bei Weizen lässt sich bereits feststellen, dass die neuesten Sorten insgesamt trockenheitstoleranter sind. Die Züchter wählen die Linien nach ihrem Verhalten gegenüber den klimatischen Bedingungen aus. Da ein Zuchtzyklus zwischen 8 und 10 Jahren dauert, können die besten Linien nach verschiedenen Kriterien ausgewählt werden, insbesondere nach ihrer Trockenheitstoleranz, wenn während des Zuchtzeitraums mindestens eine Dürreperiode auftritt.
In wissenschaftlichen Publikationen wird festgestellt, dass es eine Vielzahl von Genen gibt, die für den Wasserstress von Bedeutung sind. Allerdings gibt es in Wirklichkeit nur wenige Sorten, die von Natur aus trockenheitstolerant sind. Die Hinwendung zu exotischen Sorten ist ein Forschungsansatz, der weiterverfolgt werden sollte: So gibt es beispielsweise australische Sorten, die insbesondere hinsichtlich ihrer Trockenheitsresistenz von großem Interesse sind, aber nicht unbedingt den besten Ertrag liefern oder für unsere Anbaugebiete geeignet sind. Dieses Material ist jedoch für Kreuzungen interessant.
Gibt es ein Trockenheitsgen für Weizen?
Wie wählt man trockenheitstolerante Weizensorten aus?
Der in den letzten Jahren weit verbreitete Ansatz zur Auswahl trockenheitstoleranter Weizensorten besteht darin, eine Vermeidungsstrategie zu entwickeln: Es wird Material ausgewählt, dessen kritische Reifephase nicht mit einer häufigen Trockenperiode am Anbauort zusammenfällt. Diese Sorten reifen früher und sind daher weniger von Trockenheit betroffen, da sie das Entwicklungsstadium bereits hinter sich haben, wenn diese eintritt.
Indirekt versuchen die Züchter, Pflanzen mit einem besser entwickelten und funktionelleren Wurzelsystem zu erhalten und die Evapotranspiration so weit wie möglich zu begrenzen. Sie können auch versuchen, eine Toleranz gegenüber Austrocknung zu schaffen, indem sie das Schließen der Spaltöffnungen fördern oder ein vertikaler ausgerichtetes Fahnenblatt entwickeln, um die Sonneneinstrahlung zu begrenzen.
Es gibt also mehrere Kriterien zu analysieren und mehrere Bereiche des Genoms zu untersuchen, um die Trockenresistenz zu erforschen.
Welche Techniken können den Prozess der Auswahl trockenheitstoleranter Sorten beschleunigen?
Über die klassischen Kreuzungen hinaus stehen den Züchtern weitere Instrumente zur Verfügung, insbesondere die neuen genomischen Techniken (NTG, oder NGT auf Englisch für New Genomic Techniques). Bei dieser sehr neuen Technik handelt es sich um eine mikrochirurgische Methode, mit der eine DNA-Sequenz verändert werden kann, um die Auswirkungen dieser Veränderung auf ein Merkmal zu beobachten. So lässt sich beispielsweise die Rolle von QTLs oder Genen, wie sie im Rahmen von BreedWheat identifiziert wurden, bestätigen oder widerlegen. Das mit diesen Techniken gewonnene Material ist derzeit in Europa nur schwer vermarktbar. Dennoch bleibt es ein Werkzeug unter vielen für den Züchter, das mit Bedacht und in Maßen eingesetzt werden sollte.
Rübe
Wie sieht es mit der Auswahl trockenheitstoleranter Rübensorten aus?
Die Zuckerrübe ist eine Sommerpflanze, die sich leichter an Trockenheit anpasst. Starker Wasserstress führt jedoch zu einer Gelbfärbung der Pflanze und zu Ertragseinbußen. Da diese Art weniger häufig angebaut wird, gibt es weniger wissenschaftliche Untersuchungen dazu. Bei Florimond Desprez ist diese Art jedoch sehr wichtig, weshalb unsere Züchtungsprogramme die Bewertung dieses Kriteriums berücksichtigen.
Dank neuer Technologien wie Drohnen ist es möglich, eine schnelle und umfassende Phänotypisierung durchzuführen und die Pflanzen zu identifizieren, die am besten an Trockenheit angepasst sind. Die in verschiedenen Entwicklungsstadien der Rüben aufgenommenen Bilder werden anschließend analysiert, um die Pflanzen mit einer hohen Toleranz zu erkennen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Sortenauswahl offensichtlich eine der Antworten auf das Problem des Wasserstresses sein wird. Dank technologischer Fortschritte ist es nun möglich, beispielsweise mithilfe mobiler Gewächshäuser eine funktionelle Trockenheit für Tests zu erzeugen. Es ist auch möglich, vielversprechendes Material an Orten zu testen, an denen diese Plage relativ häufig auftritt, sowie in der Nebensaison, in anderen Ländern oder auf anderen Hemisphären.
Es darf nicht vergessen werden, dass die Auswahl der richtigen Sorte Teil eines umfassenderen agronomischen Ansatzes sein muss. So kann beispielsweise die Vorfrucht einen Einfluss auf die Trockenheitstoleranz haben. Im Fall von Weizen kann eine Vorfrucht aus Erbsen einen positiven Effekt haben.
Trockenheit und Wasserstress sind sehr aktuelle Probleme und stehen daher im Fokus der Wissenschaft und der Züchter. Es erscheint jedoch sinnvoller, Sorten zu entwickeln, die an ein bestimmtes Terroir angepasst sind. Viele externe Faktoren können die Trockenheitstoleranz beeinflussen. Die Wundersorte gibt es nicht!
