Antrag eines Verbundprojektes GRAINUP

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1 Antrag eines Verbundprojektes zur Vorlage bei der BLE in Reaktion auf die Bekanntmachung der Richtlinie über die Förderung von Innovationen zur Verbesserung der Sicherheit und der Qualität von Futtermitteln sowie der Effizienz im Bereich der Tierernährung vom 14. September 2009 INNOVATIONSFORSCHUNG ZUM FUTTERWERT VON GETREIDE UND SEINER VERBESSERUNG GRAINUP - Modell- und Demonstrationsvorhaben - Erläuterungen zum Verbund und Teilprojektanträge der Universität Hohenheim für die Teilprojekte TP1, TP3, TP4, TP6, TP9 und TPZ

2 Inhaltsverzeichnis 1 VERBUNDPROJEKT GRAINUP - INNOVATIONSFORSCHUNG ZUM FUTTERWERT VON GETREIDE UND SEINER VERBESSERUNG 1.1 ZIELE STAND DER WISSENSCHAFT UND TECHNIK; BISHERIGE ARBEITEN AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES ARBEITSPLANS VERWERTUNGSPLAN ARBEITSTEILUNG/ZUSAMMENARBEIT MIT DRITTEN NOTWENDIGKEIT DER ZUWENDUNGEN VORHABENBESCHREIBUNGEN UND PLANUNGSHILFEN DER WISSENSCHAFTLICHEN TEILPROJEKTE TEILPROJEKT Z - ZENTRALE KOORDINATION UND ANALYTIK PROF. DR. MARKUS RODEHUTSCORD, PROF. DR. HANS SCHENKEL, DR. HANS PETER MAURER, PROF. DR. RAINER MOSENTHIN TEILPROJEKT 1 - VERDAULICHKEIT VON AMINOSÄUREN AUS GETREIDE BEI DER LEGEHENNE; PROF. DR. MARKUS RODEHUTSCORD, UNIVERSITÄT HOHENHEIM TEILPROJEKT 3 - UNTERSUCHUNGEN ZUR PRAECAECALEN VERDAULICHKEIT VON AMINO-SÄUREN AUS WEIZEN, GERSTE, ROGGEN UND TRITICALE BEIM SCHWEIN PROF. DR. R. MOSENTHIN, UNIVERSITÄT HOHENHEIM TEILPROJEKT 4 - ENTWICKLUNG VON IN VITRO VERFAHREN ZUR SCHÄTZUNG DER VERDAULICHKEIT VON AMINOSÄUREN AUS GETREIDE PROF. DR. R. MOSENTHIN, PROF. DR. M. RODEHUTSCORD, PROF. DR. H. SCHENKEL, UNIVERSITÄT HOHENHEIM TEILPROJEKT 6 - PHOSPHORVERWERTBARKEIT BEI BROILERN UND PUTEN PROF. DR. M. RODEHUTSCORD, UNIVERSITÄT HOHENHEIM TEILPROJEKT 9 - PROTEIN- UND ENERGIEWERT VON GETREIDE BEIM WIEDERKÄUER ALS RE- SULTAT DER RUMINALEN UMSETZUNG DES ROHPROTEINS UND DER STÄRKE PROF. DR. M. RODEHUTSCORD, DR. H. STEINGAß, UNIVERSITÄT HOHENHEIM, PROF. DR. K.-H. SÜDEKUM, UNIVERSITÄT BONN 3 ANLAGE ANBAU STANDARDISIERTER GETREIDEPARTIEN ALS VORBEREITENDE MAßNAHME VOR PROJEKTBEGINN... 52

3 GRAINUP VERBUNDPROJEKT Verbundprojekt GrainUp - Innovationsforschung zum Futterwert von Getreide und seiner Verbesserung 1.1 Ziele Hintergrund und Gesamtziel des Vorhabens In Deutschland werden jährlich etwa 27 Mio. Tonnen Getreide zu Futterzwecken eingesetzt. Wegen des hohen Gehaltes an Stärke ist Getreide eine sehr bedeutende Energiequelle in Rationen für Nutztiere. Der Gehalt an Rohprotein in Getreide ist mit etwa 9 bis 14% im Vergleich zu proteinreichen Futtermitteln zwar nicht hoch. Bei hohen Anteilen im Mischfutter oder in der Ration deckt das Getreide aber dennoch einen sehr großen Anteil des Bedarfes an Aminosäuren ab. Auch bezüglich der Versorgung mit Phosphor ist Getreide quantitativ sehr bedeutend. Eine umfassende chemisch-analytische Charakterisierung von Futtermitteln hinsichtlich wertgebender und unerwünschter Inhaltsstoffe ist für die Optimierung des Mischfutters und der Fütterung unerlässlich, in vielen Fällen bislang aber unzureichend dokumentiert. Der Futterwert hängt zudem maßgeblich von Faktoren ab, welche die Verdaulichkeit und Verwertung von Nährstoffen durch das Tier beeinflussen, und die durch chemische Analysen allein nicht beschrieben werden können. Standardisierte Verdaulichkeitsbestimmungen sind seit langem ein unverzichtbares Werkzeug der energetischen Futterbewertung für alle bedeutenden landwirtschaftlichen Nutztiere, und sie sind in den zurückliegenden Jahren durch verschiedene innovative wissenschaftliche Ansätze ergänzt worden. Die verstärkte Nutzung von Getreide für die Gewinnung von Ethanol ist mit dem Anfall großer Mengen proteinreicher Koppelprodukte verbunden, die in der Tierfütterung sinnvoll genutzt werden können. Eine zukünftig weiter zunehmende Konkurrenz um Getreide ist ebenso wahrscheinlich wie es Veränderungen im Futterwert des Getreides durch den Klimawandel und den Anstieg der CO 2 -Konzentration in der Luft geben wird. Stärke ist die dominierende Fraktion im Getreidekorn. Bei einem insgesamt hohen Niveau der Verdaulichkeit variiert die Qualität der Stärke, was für die Fütterung und die Futterbewertung sehr wichtig ist, weil dadurch die energetische Effizienz der Futterausnutzung wesentlich determiniert wird. Für das Schwein und in zunehmendem Maße auch für das Geflügel ist bekannt, dass die praecaecale (pc) Verdaulichkeit der Stärke aus Getreide zwischen Kulturarten und Sorten unterschiedlich ist. Extrem groß sind die Unterschiede in der pc Verdaulichkeit beim Pferd. Beim Wiederkäuer ist der mikrobielle Abbau in den Vormägen, insbesondere dessen Geschwindigkeit, ein wichtiges Kriterium bei der Rationsplanung und für die Aufrechterhaltung eines physiologisch günstigen Milieus in den Vormägen. Wegen der hohen Fermentierbarkeit ist die Stärke zudem ein wichtiges Substrat für die Bildung mikrobiellen Proteins im Pansen. Im Hinblick auf die Bewertung der Proteinqualität von Futtermitteln hat es in den letzten Jahren erhebliche wissenschaftliche Fortschritte bei fast allen landwirtschaftlichen Nutztieren gegeben. Für die Ernährung der Wiederkäuer sind die Kinetik des Proteinabbaus im Pansen und die Neusynthese mikrobiellen Proteins die wichtigen Säulen der Proteinbewertung. Für das Schwein und Nutzgeflügel - und perspektivisch auch für das Pferd - ist es die praecaecale Verdaulichkeit der Aminosäuren. Bei konsequenter Anwendung entsprechender Proteinbewertungssysteme wird eine höhere Effizienz der Proteinausnutzung erreicht, da verschiedene Proteinquellen im Hinblick auf die Bedarfsdeckung genauer kombiniert bzw. mit freien Aminosäuren ergänzt werden können. Dies führt zur Einsparung von Futterprotein und mindert die Notwendigkeit des Imports proteinhaltiger Futtermittel. Phosphor liegt im Samen des Getreides überwiegend als Phytin vor. In dieser Form ist Phosphor für Schweine und das Nutzgeflügel nur sehr begrenzt verdaulich. Zudem variiert die Verdaulichkeit sehr stark in Abhängigkeit von der Aktivität pflanzeneigener Phytase in den Futtermitteln oder dem Einsatz mikrobieller Phytasen als Futterzusatzstoff. Mit der Bewertung auf der Basis des verdaulichen Phosphors (vp) wird dieser Variation beim Schwein Rechnung getragen. Für das Nutzgeflügel ist ein Bewertungssystem in der Phase der wissenschaftlichen Entwicklung. Für eine effiziente Verwertung des Getreides als Futtermittel hat die Getreidebearbeitung (Art und Intensität der Zerkleinerung und weitere technologische Prozesse mit

4 - 2 - VERBUNDPROJEKT GRAINUP unterschiedlich hohem Energieeintrag) eine erhebliche Bedeutung. Die Partikelgrößen und ihre Verteilung im Mischfutter nehmen insbesondere Einfluss auf Umfang und Lokalisation der Verdauungsprozesse, mit entsprechenden Konsequenzen für den energetischen Nutzen für das Tier. Schließlich beeinflusst die physikalische Struktur des Mischfutters, die erheblich durch den Vermahlungsgrad des Getreides bestimmt ist, auch die Verträglichkeit des Mischfutters (z.b. Magenulzera bei Schweinen) und die Disposition für Infektionen des Magen-Darm-Trakts (z.b. Salmonellenprophylaxe). Art und Intensität der Getreidebearbeitung sowie die nachgelagerten Prozesse der Mischfutterherstellung müssen unter dem Aspekt Effizienz (Aufwand und dabei möglicher zusätzlicher Ertrag) als wichtige Bestandteile einer umfassenden Verfahrenskette beurteilt werden und sich nicht nur auf Effekte beschränken, die eine Verbesserung der Nährstoffverdaulichkeit oder des Futteraufwands je kg Zuwachs zum Ziel haben. Wissenschaftliche und/oder technische Arbeitsziele des Vorhabens Möglichkeiten zur Steigerung der Nährstoffeffizienz beim Einsatz von Getreide ergeben sich unter verschiedenen Aspekten. Eine grundlegende Voraussetzung ist, dass die Variation im Futterwert zwischen den Kulturarten, Sorten und einzelnen Getreidepartien bekannt und für den Einsatz in Futtermischungen und -rationen sicher vorhersagbar ist. Für diese Vorhersage ist die Entwicklung von Schätzverfahren nötig, die an Tierversuchen geeicht und für den routinemäßigen Einsatz in der Futterbewertung geeignet sind. Von solchen Schätzverfahren profitieren die landwirtschaftlichen Unternehmer, die Getreidewirtschaft, das landwirtschaftliche Beratungswesen und die gesamte Futtermittelwirtschaft, einschließlich des Futterzusatzstoffsektors. Ergänzend müssen für eine umfassende Verfahrensbewertung auch die Wirkungen des Futters auf die Tiergesundheit und der futtermitteltechnologische Aufwand näher geprüft und quantifiziert werden. Schätzverfahren sind darüber hinaus für die Getreidezüchtung unverzichtbar, wenn Kriterien des Futterwertes bei der Definition und Umsetzung von Zuchtzielen berücksichtigt werden sollen. Bislang werden Kriterien des Futterwertes bei wichtigen Kulturarten wie Weizen, Mais, Gerste, Roggen und Triticale nicht berücksichtigt, so dass das Potenzial für eine Verbesserung, z.b. in der Verdaulichkeit, groß ist. Ohne Verfahren, die ein Screening des Futterwertes bei sehr hohem Probendurchsatz ermöglichen, wird dieses Potenzial zur züchterischen Bearbeitung aber nicht genutzt werden können. Die teilprojektübergreifenden Ziele dieses Verbundprojektes, das als Modell- und Demonstrationsvorhaben beantragt wird, sind daher: Umfassende Charakterisierung des Futterwertes verschiedener Getreidearten und ihrer Variation auf der Basis innovativer tierexperimenteller, laboranalytischer und technischer Verfahren; Bereitstellung neuer Daten zum Futterwert und zu unerwünschten Stoffen für aktuelle Getreidequalitäten über die Futtermitteldatenbank der DLG für die Praxis (Mischfutterindustrie, landwirtschaftliches Beratungswesen und Landwirtschaft); Entwicklung von Verfahren, die der Wirtschaft eine Bewertung des Getreides unter den Bedingungen der jeweiligen Arbeitsroutine ermöglichen; Steigerung der Effizienz des Einsatzes von Energie, Protein und Phosphor aus Getreide in der Ernährung landwirtschaftlicher Nutztiere; Verminderung von Emissionen N-haltiger Gase aus der Tierhaltung und Steigerung der Effizienz bei der Nutzung knapper Phosphorressourcen; Optimierung der Getreidezerkleinerung bis hin zu aufwändigeren Verarbeitungstechniken (mit Energieeintrag), die den Hygienestatus des Futters und damit die Tiergesundheit verbessern; Einschätzung der langfristigen Konsequenzen des Klimawandels für den Futterwert des Getreides. Eine Untersetzung dieser teilprojektübergreifenden Ziele des Verbundes mit spezifischen Zielen erfolgt in den Vorhabenbeschreibungen zu den einzelnen Teilprojekten.

5 GRAINUP VERBUNDPROJEKT Bezug des Vorhabens zu den förderpolitischen Zielen (z.b. Förderprogramm) Der Verbund trägt erheblich zu den Zielen der Förderbekanntmachung bei. Das Projekt wird für die unmittelbare Anwendung in der Wirtschaft innovative Verfahren bereitstellen, die einen effizienteren Einsatz von Getreide als Futtermittel ermöglichen, auch unter dem Aspekt der Veränderungen, die sich aus dem Klimawandel ergeben werden. Hierdurch werden die Rationszusammensetzungen tierart- und leistungsspezifisch optimiert. Unterstützt wird dies durch neue Erkenntnisse zur Getreideverarbeitung im Hinblick auf die Tiergesundheit und die hygienische Sicherheit der Futtermittel. In Konsequenz werden die Ergebnisse dieses Projektes zu einer erhöhten Ausnutzung der im Getreide vorhandenen Energie sowie von Protein und Phosphor bei der Erzeugung von Lebensmitteln tierischer Herkunft führen. Damit sind, insbesondere über eine verminderte Ausscheidung von Phosphor und Stickstoff haltigen Verbindungen, positive Wirkungen auf die Umwelt und/oder das Klima verbunden. 1.2 Stand der Wissenschaft und Technik; bisherige Arbeiten Wegen der Komplexität dieses Verbundes und der Besonderheiten bei den Ansätzen der einzelnen Teilprojekte haben sich die Teilprojektleiter darauf verständigt, die Erläuterungen zum Stand der Wissenschaft und Technik sowie zu den Vorarbeiten in den teilprojektspezifischen Vorhabenbeschreibungen zu geben. Dieses Verbundprojekt ist mit seiner Ausrichtung und seinen Partnern einzigartig. Alle wissenschaftlichen Partner der 7 Forschungsstandorte sind in ihren Arbeitsrichtungen international sehr gut ausgewiesen. Sie haben sich zusammengeschlossen, um mit innovativen Methoden koordiniert an Forschungsthemen zu arbeiten, die für die Futtermittelwirtschaft und Pflanzenzüchtung in gleicher Weise von zukunftsweisender Relevanz sind. Die Beteiligung der Wirtschaftspartner bringt dies zum Ausdruck. Auch bezüglich dieser engen Kooperation zwischen Wissenschaft und Wirtschaft wird mit diesem Verbundprojekt Neuland betreten und die Tür zur einer völlig neuen Organisation von Innovationsforschung mit Nutzen für die praktische Anwendung aufgestoßen. Damit ist eine grundlegende Voraussetzung für die Beantragung als Modell- und Demonstrationsvorhaben erfüllt. 1.3 Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplans Der Verbund besteht aus 12 Teilprojekten (TP) und einem zentralen (Z) Projekt. In den TP wird mit verschiedenen Tierarten zu spezifischen Aspekten des Futterwertes von Getreide gearbeitet. Ein Kernanliegen des Verbundes ist es, durch die Standardisierung der Herkunft und Beschreibung des in den einzelnen TP eingesetzten Getreides und durch die TPübergreifende Auswertung der Daten ein Höchstmaß an Erkenntnisgewinn und Methodeninnovation zu erzielen. Drei TP sind nicht auf die zentrale Bereitstellung von Getreide angewiesen, da sie sich im Wesentlichen mit Fragen der Tiergesundheit (TP8), den Auswirkungen des Klimawandels (TP12) oder mit einem Koppelprodukt der Getreideverarbeitung zu Bioethanol befassen (Schlempe, TP11) und daher ein sehr spezifisches Untersuchungsmaterial benötigen. Diese Teilprojekte sind aber über die methodischen Herangehensweisen und Auswertungen eng in den Verbund integriert. Tabelle 1 zeigt die in den Verbund integrierten Wissenschaftler und Forschungsinstitutionen. Nachfolgend werden die TP erläutert. Für alle an der Universität Hohenheim angesiedelten TP sind ausführliche Vorhabenbeschreibungen angefügt, ab Seite 14. Die übrigen Projekte werden an dieser Stelle lediglich kurz erläutert. Deren Vorhabenbeschreibung ist Bestandteil der Anträge, die von den kooperierenden Einrichtungen separat bei der BLE eingereicht werden.

6 - 4 - VERBUNDPROJEKT GRAINUP Tabelle 1: Verbundstruktur und Teilprojekte Teilprojekt TP Z Teilprojektle iter/-in Rodehutscord, Schenkel, Maurer, Mosenthin Einrichtung Universität Hohenheim Titel Zentrale Koordination und Analytik TP 1 Rodehutscord Universität Hohenheim Verdaulichkeit von Aminosäuren aus Getreide bei der Legehenne TP 2 Kluth Universität Halle- Wittenberg Einflüsse von Enzymzusätzen auf die Verdaulichkeit von Aminosäuren und Stärke bei Broilern und Puten TP 3 Mosenthin Universität Hohenheim Untersuchungen zur praecaecalen Verdaulichkeit von Aminosäuren aus Weizen, Gerste, Roggen und Triticale beim Schwein TP 4 Mosenthin Rodehutscord Schenkel Universität Hohenheim Entwicklung von in vitro Verfahren zur Schätzung der Verdaulichkeit von Aminosäuren aus Getreide TP 5 Südekum Universität Bonn Verdaulicher Phosphor aus Getreide beim Schwein TP 6 Rodehutscord Universität Hohenheim Phosphorverwertbarkeit bei Broilern und Puten TP 7 Zeyner Universität Rostock Untersuchungen zur praecaecalen Verdaulichkeit von Stärke und Aminosäuren beim Pferd TP 8 Kamphues Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover TP 9 Rodehutscord Steingaß Südekum Universität Hohenheim, Universität Bonn TP 10 Losand Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei M.-V. Untersuchungen zur Bedeutung der Art und Intensität der Getreidevermahlung sowie der Mischfutterkonfektionierung für den Futterwert und die Gesundheit des Magen-Darm-Traktes beim Schwein und Geflügel Protein- und Energiewert von Getreide beim Wiederkäuer als Resultat der ruminalen Umsetzung des Rohproteins und der Stärke Verdaulichkeit der organischen Substanz, der Rohnährstoffe und der Energie aus Getreide beim Hammel TP 11 Südekum Universität Bonn Proteinwert von Getreideschlempen für Wiederkäuer TP 12 Hüther, Dänicke Friedrich-Löffler-Institut Teilprojekte des Forschungsverbundes Einfluss des Klimawandels auf den Futterwert von Getreide Z-Projekt Zentrale Koordination und Analytik (Rodehutscord, Schenkel, Maurer, Mosenthin, Universität Hohenheim) In das Z-Projekt fallen die zentrale Koordination, die Erzeugung und Bereitstellung der definierten Getreidepartien, die zentrale Analytik, die teilprojektübergreifende Auswertung der Daten und der Wissenstransfer zu den Wirtschaftspartnern. Das Z-Projekt sichert die kontinuierliche Kommunikation zwischen den Partnern und organisiert Projekttreffen. Es sorgt für die Kommunikation nach außen und repräsentiert den Verbund (vgl. S. 14 ff., Vorhabenbeschreibung für TP Z).

7 GRAINUP VERBUNDPROJEKT Teilprojekt 1 Verdaulichkeit von Aminosäuren aus Getreide bei der Legehenne (Rodehutscord, Universität Hohenheim) Für die Optimierung der Futtermischungen im Hinblick auf die Deckung des Bedarfes des Tieres und die Minimierung von Emissionen N-haltiger Verbindungen aus der Nutzgeflügelhaltung ist es wichtig, die Verdaulichkeit der Aminosäuren aus den Futterkomponenten zu kennen und bei der Futteroptimierung berücksichtigen zu können. Mit caecectomierten Hennen werden unter standardisierten Bedingungen und mit einem bewährten methodischen Ansatz die Aminosäurenverdaulichkeiten von etwa 100 Getreidechargen bestimmt. Damit wird zunächst eine umfangreiche Datenbasis zur Verdaulichkeit von Aminosäuren geschaffen. Ergänzt um die Ergebnisse aus der chemischanalytischen Charakterisierung (Z-Projekt) wird anschließend mittels regressionsanalytischer Verfahren beurteilt, ob Korrelationen zwischen der Verdaulichkeit und einzelnen oder mehreren Inhaltsstoffen bestehen. Zudem werden die Daten aus dem Tierversuch zur Entwicklung und Validierung eines in vitro Verfahrens herangezogen (TP4). Eine enge inhaltliche Vernetzung ergibt sich zudem mit den Teilprojekten 2, 3, 7 und 8 (vgl. S. 20 ff., Vorhabenbeschreibung für TP1). Teilprojekt 2 Einflüsse von Enzymzusätzen auf die Verdaulichkeit von Aminosäuren und Stärke bei Broilern und Puten (Kluth, Universität Halle-Wittenberg) Beim Getreide als Hauptkomponente in Futtermischungen für Mastgeflügel kann die Verdaulichkeit von Aminosäuren in Abhängigkeit von der Sorte und der Charge stark variieren. Eine wesentliche Wirkung geht dabei von den antinutritiv wirkenden löslichen Nichtstärke-Polysacchariden (NSP) aus. Diese negativen Wirkungen können durch Futterzusatzstoffe mit spezifischen Enzymen vermindert werden. Auch die praecaecale Verdaulichkeit von Stärke und somit der energetische Wert von Getreide sind nicht immer gleich hoch. Im Rahmen des Projektes werden Messungen nach standardisierten Verfahren zur Bestimmung der praecaecalen Verdaulichkeit von Aminosäuren und Stärke aus Weizen mit Broilern und Puten durchgeführt. Darüber hinaus wird die Wirkung des Zusatzes an NSPspaltenden Enzymen auf die Verdaulichkeit untersucht. Anhand von chemisch-analytischen Kenngrößen des Getreides (Z-Projekt) wird geprüft, ob Korrelationen zur gemessenen Verdaulichkeit bestehen und Schätzgleichungen abgeleitet werden können. Das Projekt ist eng mit den Teilprojekten 1, 3, 4, 6, 7 und 8 vernetzt. Die ausführliche Beschreibung des Vorhabens ist Bestandteil des Antrages der Universität Halle-Wittenberg, der separat bei der BLE eingereicht wird. Teilprojekt 3 Untersuchungen zur praecaecalen Verdaulichkeit von Aminosäuren aus Gerste, Weizen, Roggen und Triticale beim Schwein (Mosenthin, Universität Hohenheim) Die Proteinbewertung von Futtermitteln für Schweine erfolgt seit 2006 in Deutschland offiziell auf der Basis der praecaecalen Verdaulichkeit von Aminosäuren. Eine Aktualisierung und Ergänzung der unvollständigen Datenbasis zur Verdaulichkeit von Aminosäuren in Abhängigkeit von Kulturart und Sorte wird von Wissenschaft und Praxis gleichermaßen gefordert. Gleiches gilt auch für die praecaecale Verdaulichkeit der Stärke, die zwischen Kulturarten, Sorten und einzelnen Getreidepartien erheblich schwanken kann, wodurch sich Auswirkungen auf den energetischen Futterwert ergeben können. Die Untersuchungen erfolgen an fistulierten Schweinen zur Bestimmung der praecaecalen Verdaulichkeiten von Protein, Aminosäuren und Stärke aus Gerste, Weizen, Roggen und Triticale. Ergänzt um die Ergebnisse aus der chemisch-analytischen Charakterisierung (Z-Projekt) wird anschließend geprüft, ob zur Ableitung von Schätzgleichungen Korrelationen zwischen der Verdaulichkeit und einzelnen oder mehreren Inhaltsstoffen bestehen. Darüber hinaus bilden die im Tierexperiment bestimmten Daten die Grundlage für die Entwicklung und Validierung von in vitro Verfahren zur Schätzung und zum Screening von Verdauungswerten für die Anwendung in der Mischfutterwirtschaft und Getreidezüchtung (TP4). Das Projekt ist inhaltlich eng mit den Teilprojekten 1, 2, 4, 7 und 8 vernetzt (vgl. S. 26 ff., Vorhabenbeschreibung für TP 3).

8 - 6 - VERBUNDPROJEKT GRAINUP Teilprojekt 4 Entwicklung von in vitro Verfahren zur Schätzung der Verdaulichkeit von Aminosäuren aus Getreide (Mosenthin, Rodehutscord, Schenkel, Universität Hohenheim) Einfache und schnelle, unter den Bedingungen der Arbeitsroutine anwendbare in vitro Methoden als Ersatz für zeit- und kostenaufwändige Tierexperimente zur Schätzung der praecaecalen Verdaulichkeit von Aminosäuren in Futtermitteln für Schweine und Geflügel existieren bisher nicht. Dies lässt sich im Wesentlichen mit der geringen Datenbasis an tierexperimentell ermittelten in vivo Verdaulichkeitswerten als Voraussetzung für die Validierung entsprechender in vitro Werte begründen. Daher bilden die in den Teilprojekten 1, 2 und 3 an Schweinen und Geflügel erzeugten in vivo Daten die Grundlage für die Etablierung von tierartspezifischen in vitro Ansätzen zur Schätzung der praecaecalen Verdaulichkeit von Aminosäuren im Getreide in Abhängigkeit von Kulturart und Sorte (Mais, Gerste, Weizen, Triticale, Roggen, ggfls. Hafer beim Pferd). Nach erfolgter Validierung soll die Datenbasis erheblich erweitert werden, indem die in vitro Untersuchungen auf definierte Getreidepartien, die im Rahmen des Z-Projektes von den beteiligten Pflanzenzuchtunternehmen bereitgestellt werden, ausgedehnt werden. Ergänzt um die Ergebnisse aus der chemisch-analytischen Charakterisierung (Z-Projekt) bilden die teilprojektspezifischen in vivo und in vitro Daten die Grundlage für die Ableitung von Regressionsgleichungen zur Schätzung der Gehalte an verdaulichem Protein und verdaulichen Aminosäuren im Getreide. Darüber hinaus erscheint der Einsatz von NIRS zur Schätzung von Verdauungswerten aufgrund der schnellen und einfachen Durchführung attraktiv. Daher soll weiterhin überprüft werden, inwieweit eine Schätzung von praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeiten mittels NIRS-Kalibrationen für die jeweilige Tierart möglich ist. Das Projekt ist inhaltlich eng mit den Teilprojekten 1, 2, 3 und 8 vernetzt (vgl. S. 34 ff., Vorhabenbeschreibung für TP4). Teilprojekt 5 Verdaulicher Phosphor aus Getreide beim Schwein (Südekum, Universität Bonn) Es ist bekannt, dass die Gehalte an verdaulichem Phosphor (vp) in Getreide zwischen verschiedenen Sorten oder Partien auch bei gleichem Gehalt an Gesamt-P erheblich schwanken können, jedoch gibt es kaum aktuelle Daten und es mangelt vollständig an systematischen Studien und an Möglichkeiten, diese Variationen zu erkennen und mit Schnellverfahren vorherzusagen. Mit Schweinen wird nach einer Vorschrift der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie die P-Verdaulichkeit repräsentativer Getreidepartien, auch unter Einbeziehung von mikrobieller Phytase, in einem strikt standardisierten Verfahren ermittelt. Gleichzeitig wird mit einer in Bonn standardisierten und etablierten in vitro Methode der Gehalt an vp in allen Getreideherkünften geschätzt und an den in vivo Messungen kalibriert. Ergänzt um die Ergebnisse aus der chemisch-analytischen Charakterisierung (Z-Projekt) wird anschließend mittels regressionsanalytischer Verfahren beurteilt, ob Korrelationen zwischen der P-Verdaulichkeit beziehungsweise dem Gehalt an vp und einzelnen oder mehreren anderen Inhaltsstoffen bestehen. Es besteht eine enge Vernetzung mit den entsprechenden Versuchen bei Broilern und Puten (TP6) und den TP3 und 4. Die ausführliche Beschreibung des Vorhabens ist Bestandteil des Antrages der Universität Bonn, der separat bei der BLE eingereicht wird. Teilprojekt 6 Phosphorverwertbarkeit bei Broilern und Puten (Rodehutscord, Universität Hohenheim) Die Verwertbarkeit des Phosphors aus Getreide für das Geflügel ist unterschiedlich hoch. Bekannt ist auch, dass die Verwertbarkeit des Phosphors bei Broilern und Puten unterschiedlich ist. In diesem Teilprojekt werden daher mit beiden Spezies standardisierte Messungen zur Verwertbarkeit des Phosphors durchgeführt. Auf Basis der Ergebnisse sollen Schätzverfahren abgeleitet werden, die eine Vorhersage der P-Verwertbarkeit für die beiden Spezies ermöglichen. In enger Kooperation mit TP5 und in Anlehnung an die für das Schwein entwickelten Verfahren werden die Ergebnisse zur Weiterentwicklung eines in vitro Verfahrens zur Schätzung der P-Verwertbarkeit verwendet. Hierfür werden die im Z-Projekt ermittelten Kenndaten zu den P-Fraktionen und zur Phytaseaktivität benötigt. Da dieselben Getreidepartien verwendet werden wie in den TP1 und 2 wird anschließend auch beurteilt

9 GRAINUP VERBUNDPROJEKT werden können, ob es Beziehungen zwischen der P-Verwertbarkeit und der Verdaulichkeit von Aminosäuren bzw. Stärke gibt oder andere Inhaltsstoffe diesbezüglich von größerer Bedeutung sind (vgl. S. 41 ff., Vorhabenbeschreibung für TP6). Teilprojekt 7 Untersuchungen zur praecaecalen Verdaulichkeit von Stärke und Aminosäuren beim Pferd (Zeyner, Universität Rostock) Für die Optimierung von Rationen zur bedarfsgerechten Fütterung sowie zur Gesunderhaltung des Verdauungstraktes sind Kenntnisse über die praecaecale Verdaulichkeit von Stärke und Aminosäuren erforderlich. Aufgrund der beim Pferd sehr niedrigen Aktivität körpereigener Amylase kann die praecaecale Verdaulichkeit von Getreidestärke unterschiedlicher Provenienz erheblich variieren (20 bis 100%). Die praecaecale Verdaulichkeit von Aminosäuren wurde beim Pferd bisher weltweit in nur zwei Studien bestimmt. Im Rahmen des Projektes werden an caecumfistulierten Pferden unmittelbar verwendbare Daten zur praecaecalen Verdaulichkeit von Stärke und Aminosäuren aus Getreidechargen von hinsichtlich Kulturart, Sorte und technologischer Aufbereitung unterschiedlicher Herkunft erarbeitet. Weiterhin wird die postprandiale glycaemische und insulinaemische Antwort auf das jeweilige Futter in vivo ermittelt. Anschließend wird varianz- und regressionsanalytisch der Zusammenhang zwischen den in vivo bestimmten praecaecalen Verdaulichkeiten und den in vitro ermittelten Ergebnissen sowie chemisch-analytischen Kenngrößen (Z-Projekt) des Getreides beurteilt. Eine enge inhaltliche Vernetzung ergibt sich zum Z-Projekt sowie zu den Teilprojekten 1, 2, 3, und 4. Die ausführliche Beschreibung des Vorhabens ist Bestandteil des Antrages der Universität Rostock, der separat bei der BLE eingereicht wird. Teilprojekt 8 Untersuchungen zur Bedeutung der Art und Intensität der Getreidevermahlung sowie der Mischfutterkonfektionierung für den Futterwert und die Gesundheit des Magen-Darm-Traktes beim Schwein und Geflügel (Kamphues, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover) Die Art und Intensität der Getreidevermahlung im Mischfutter sind sehr variabel. Dabei wird allgemein unterstellt, dass für eine hohe Nährstoffverdaulichkeit (insbes. praecaecal) eine feinere Vermahlung erforderlich ist. Andererseits kann eine zu intensive Zerkleinerung des Getreides erhebliche nachteilige Effekte entfalten, die von einer erhöhten Chymusviskosität über eine beeinträchtigte Chymuspassage bis hin zu Magenulzera bei Schweinen reichen. Des Weiteren liegen diverse Untersuchungen vor, die eindeutig belegen, dass eine weniger intensive Vermahlung bestimmte Infektionen wie z. B. die mit Salmonellen in Schweinebeständen unterdrücken kann. Geplant sind Untersuchungen mit jungen Schweinen (15 35 kg KM), mit Broilern (gesamte Mast) sowie mit jungen Puten (3. 8. LW). Die Getreidezerkleinerung soll dabei mit zwei unterschiedlichen Verfahren erfolgen. Diese Komponenten sollen dann generell als Schrot oder als Pellets zum Einsatz kommen. Es sind experimentelle Infektionen von Tieren geplant, um anschließend neben der Erfassung üblicher Leistungsdaten und einer klinischen Überwachung die Haftung, Vermehrung, Ausscheidung und Ausbreitung der applizierten Keime prüfen zu können. Des Weiteren zielen pathohistologischen Untersuchungen auf Aussagen zur Bedeutung der physikalischen Futterstruktur für die Qualität und Integrität der Darmschleimhaut. Die hier verwendeten Futtervarianten werden in enger Abstimmung mit den TP2 und 3 auch hinsichtlich der praecaecalen Verdaulichkeit der Nährstoffe untersucht. Die ausführliche Beschreibung des Vorhabens ist Bestandteil des Antrages der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, der separat bei der BLE eingereicht wird.

10 - 8 - VERBUNDPROJEKT GRAINUP Teilprojekt 9 Protein- und Energiewert von Getreide beim Wiederkäuer als Resultat der ruminalen Umsetzung des Rohproteins und der Stärke (Steingaß, Rodehutscord, Südekum, Universitäten Hohenheim und Bonn) Für die quantitative Beschreibung des Protein- und Energiewertes von Getreide in der Wiederkäuerfütterung sind Ausmaß und Geschwindigkeit des ruminalen Abbaus des Rohproteins (XP) und der Stärke unerlässliche Kenngrößen. Aus einzelnen Untersuchungen ist bekannt, dass der ruminale XP- bzw. Stärkeabbau des Getreides zwischen verschiedenen Sorten schwankt. Bisher fehlt es an experimentellen Studien, diese Variation näher zu erfassen oder gar mit Schnellverfahren vorherzusagen. Mithilfe der in sacco Methode wird unter standardisierten Bedingungen die Kinetik des Abbaus von Rohprotein und Stärke bestimmt. Damit wird zunächst eine umfangreiche Datenbasis zum ruminalen Abbau von Rohprotein und Stärke aus Mais, Weizen, Gerste und Triticale geschaffen. Ergänzt werden diese Analysen mit Studien zur Gasbildung und ihrer Kinetik im Hohenheimer Futterwerttest für die Ermittlung der Verdaulichkeit und des Gehaltes an Umsetzbarer Energie. Diese werden mit denen aus den Verdaulichkeitsversuchen (TP10) validiert. Mit dieser Methode werden darüber hinaus anhand der Ammoniakfreisetzung die Gehalte an nutzbarem Rohprotein (nxp) geschätzt. Schließlich soll versucht werden, für die Kennzahlen des Abbaus von XP und Stärke sowie für die Gasbildung und das nxp in vitro spezifische NIRS- Kalibrationen für ein Screening von Getreideproben zu erstellen. Vernetzungen des TP9 bestehen zum Z-Projekt, den TP10 und 12 sowie in methodischer Hinsicht zum TP11. Alle in TP10 im Verdauungsversuch geprüften Getreidepartien werden auch in diesem Teilprojekt berücksichtigt (vgl. S. 47 ff., Vorhabenbeschreibung für TP9). Teilprojekt 10 Verdaulichkeit der organischen Substanz, der Rohnährstoffe und der Energie aus Getreide beim Hammel (Losand, Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg- Vorpommern) Die bekannten Angaben zur Verdaulichkeit der Nährstoffe und zum Energiegehalt zu den Getreidearten sind älteren Datums. Es ist zu erwarten, dass die Verdaulichkeit der einzelnen Nährstoffe durch die Züchtungsarbeit eine steigende Variabilität erfahren hat. Zudem ist das Spektrum interessierender Nährstoffe, z.b. NDF org, ADF org und ADL größer geworden, so dass die Frage nach deren eigener Verdaulichkeit wie auch deren Einfluss auf die Verdaulichkeit anderer Nährstoffe besteht. Maß der Bestimmung des Energiegehaltes für Wiederkäuerfuttermittel ist der Hammeltest. Die Richtlinien zur Durchführung des Hammeltestes (Standard-VQ) sind im Hinblick auf die Additivität der Verdaulichkeit der geprüften Futtermittel methodisch in einem ersten Schritt zu präzisieren. In einem zweiten Schritt wird das erforderliche Spektrum an Qualitäten der Getreidearten nach den präzisierten Vorgaben geprüft. In einem dritten Schritt werden weitere begleitende Versuche für andere Teilprojekte (9, 11) zur Feststellung des Standard-VQ bei speziellen Fragestellungen durchgeführt. Die in diesen Verdaulichkeitsuntersuchungen eingesetzten Partien werden alle auch in den in vitro und in situ Studien der TP9 und 11 verwendet. Die ausführliche Beschreibung des Vorhabens ist Bestandteil des Antrages der Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern, der separat bei der BLE eingereicht wird. Teilprojekt 11 Proteinwert von Getreideschlempen für Wiederkäuer (Südekum, Universität Bonn) Durch die weltweit steigende Nachfrage und Produktion an Bioethanol steigt auch die Verwendung der Koppelprodukte in der Tierernährung, wie z. B. Schlempen, die auch in Deutschland häufig als DDGS (Dried Distillers Grains with Solubles) bezeichnet werden. Qualitätsschwankungen sind eine wesentliche Ursache des bisher verhaltenen Einsatzes von DDGS. Jüngste Studien belegen, dass sowohl Faser-, Stärke- und Rohproteingehalte als auch Lysingehalte zwischen den verschiedenen Bioethanolanlagen stark variieren. Es ist daher erforderlich, mehr über die Verdaulichkeit und Verfügbarkeit einzelner Nährstoffe in DDGS zu erfahren, insbesondere in Abhängigkeit von der Verfahrenstechnik. Diese Informationen werden an einem Querschnittskollektiv aus europäischen Bioethanolanlagen -zunächst

11 GRAINUP VERBUNDPROJEKT exemplarisch hinsichtlich des Proteinwertes von DDGS für Wiederkäuer- gewonnen. Es erfolgt die Ermittlung des ruminalen Rohproteinabbaus beziehungsweise des Anteils des im Pansen nicht abbaubaren Rohproteins (undegradable protein, UDP) aus der chemischen Fraktionierung des Rohproteins und der in vitro Ammoniak-Freisetzung im System Hohenheimer Futterwerttest. Des Weiteren wird eine Schätzung der Verdaulichkeit des UDP im Dünndarm mittels eines dreistufigen in vitro Verfahrens mit einer Simulation der Bedingungen im Dünndarm durchgeführt, das ebenfalls in Bonn etabliert ist. Die enge methodische Vernetzung mit TP9 ermöglicht eine abschließende umfassende Bewertung des Proteinwerts für Wiederkäuer von Getreide und dem aus der Getreideverarbeitung zu Ethanol gewonnenen Koppelprodukt Schlempe. Die ausführliche Beschreibung des Vorhabens ist Bestandteil des Antrages der Universität Bonn, der separat bei der BLE eingereicht wird. Teilprojekt 12 Einfluss des Klimawandels auf den Futterwert von Getreide (Dänicke und Hüther, FLI, Braunschweig) Die zu erwartenden Klimaänderungen, insbesondere der Anstieg des CO 2 -Gehaltes in der Atmosphäre und eine Abnahme der Niederschlagsmengen im Sommer, lassen sowohl Auswirkungen auf die Zusammensetzung von Futterpflanzen als auch den Futterwert erwarten. Während eine erhöhte atmosphärische CO 2 -Konzentration bei den meisten Pflanzenarten (den C3-Pflanzen) zu einer Stimulation der Photosynthese und des Pflanzenwachstums führt, hat Sommertrockenheit eine wachstumshemmende Wirkung. In diesem Teilprojekt soll untersucht werden, wie sich der Anstieg der atmosphärischen CO 2 -Konzentration von derzeit ca. 380 ppm auf geschätzte 550 ppm im Jahre 2050 auf die chemische Zusammensetzung und Nährstoffqualität von Getreidekörnern auswirkt und ob sich mögliche negative Effekte der so genannten CO 2 -Düngung wie z.b. ein Abfall des Proteingehaltes durch Stickstoffdüngung beeinflussen lassen. Bei Mais als C4-Pflanze soll zusätzlich zum möglichen CO 2 - Effekt der Einfluss von Sommertrockenheit auf die Nährstoffzusammensetzung und -verdaulichkeit durch Stoffwechselversuche mit Schweinen und Broilern sowie in situ Versuche mit fistulierten Rindern untersucht werden. Als Untersuchungsmaterial stehen Proben von Winterweizen, Wintergerste und Mais aus Braunschweiger FACE (Free Air Carbon Dioxide Enrichment) -Versuchen zur Verfügung. Die ausführliche Beschreibung des Vorhabens ist Bestandteil des Antrages des Friedrich- Loeffler-Institutes, der separat bei der BLE eingereicht wird. Vorhabenbezogene Ressourcenplanung Das Projekt hat eine Laufzeit von 36 Monaten und soll am 1. Februar 2011 beginnen. Wegen wechselseitiger Abhängigkeiten von Vorarbeiten innerhalb des Verbundes werden einige TP erst später beginnen, ohne dass sich hierdurch die Laufzeiten für die einzelnen TP verändern. Ende der Laufzeit für den Verbund ist der 31. Juli Alle beteiligten Forschungseinrichtungen bringen sich in erheblichem Umfang mit ihren eigenen Personalressourcen und der Forschungsinfrastruktur in den Verbund ein. Sie sind allerdings nicht in der Lage, alle projektspezifisch erforderlichen Mittel zur Bearbeitung aus ihren eigenen Ressourcen bereitzustellen. Es ist daher notwendig, eine projektspezifische Förderung durch Personal-, Sach- und Reisemittel zu erhalten. Es sind zudem einige projektspezifische Gerätebeschaffungen vorzunehmen, für die die Einrichtungen nicht über die entsprechenden Mittel verfügen. Jedes Teilprojekt wird eine separate Ressourcenplanung vorlegen. Die Unternehmen der Wirtschaft tragen in unterschiedlicher Weise zu den benötigten Ressourcen bei. Einige Unternehmen erbringen projektspezifische unbare Leistungen in Form von z.b. chemischen Analysen oder Lieferung und Aufbereitung bestimmter Futtermittel. Andere Unternehmen tragen durch direkte Mittelzuweisungen bei. Vorarbeiten der Pflanzenzuchtunternehmen werden es ermöglichen, dass in allen Teilprojekten für die tierexperimentellen Arbeiten die notwendigen definierten Getreidequalitäten zur Verfügung stehen. Die Bestätigungen der Unternehmen sind als Anlage beigefügt. Im Falle direkter Mittelzuweisungen sind sie in den AZA-Formularen der betreffenden Einrichtungen als Mittel Dritter aufgeführt.

12 VERBUNDPROJEKT GRAINUP 1.4 Verwertungsplan Wirtschaftliche Erfolgsaussichten Die wissenschaftlich-technischen Erfolgsaussichten sind sehr hoch. Die Bündelung der Ressourcen aller hier kooperierenden wissenschaftlichen Einrichtungen ist eine exzellente Basis für den erfolgreichen Abschluss dieses in jeder Beziehung anspruchsvollen Projektes. Hinsichtlich der Verwertung hat dieses Projekt Innovationscharakter und wird daher als Modell- und Demonstrationsvorhaben beantragt. Hiermit ist gemeint, dass die Forschungsarbeit nicht nur für einzelne Wirtschaftspartner von Interesse ist und eine entsprechende Umsetzung durch diese Wirtschaftspartner erfolgt. Vielmehr ist die Thematik und Zielsetzung für eine große Zahl von Unternehmen des Ernährungssektors (Pflanzenzüchter, Getreide- und Futtermittelwirtschaft, Landwirte) relevant, so dass die Arbeitsergebnisse eine weite und schnelle Verbreitung finden müssen. Dies geht auch mit dem Selbstverständnis der Forschungseinrichtungen einher, die mit öffentlichen Mitteln generierte Ergebnisse über Publikationen einer breiten Öffentlichkeit zugänglich machen und somit letztlich auch vielseitige Verwertung ermöglichen. Die Ergebnisse dienen somit der Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit im internationalen Vergleich und tragen dem Anspruch nach Steigerung der Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Produktion Rechnung. Publikationen erfolgen zum Beispiel in wissenschaftlichen Zeitschriften, in Form von Kongressbeiträgen auf wissenschaftlichen Tagungen, als Transferpublikationen auf anwendungsnahen Fachtagungen und Messen. Wesentliche Ergebnisse des Projektes, insbesondere Schätz- und in vitro Verfahren, werden erst zum Ende der Laufzeit verfügbar sein, weil sie das Vorliegen aller Tierversuchsdaten erfordern. Dennoch werden regelmäßig Zwischenergebnisse anfallen, die als Einzeldaten oder für eine Getreideart und tierartspezifisch für die Anwendung in der Praxis zur Verfügung gestellt werden. Hierbei handelt es sich insbesondere um Daten zu den Nährstoffgehalten und Verdaulichkeiten. Eine Nutzung von Ergebnissen ist somit auch schon vor Abschluss des Projektes in erheblichem Umfang möglich. Für diesen Ergebnistransfer spielt die Kooperation mit der Deutschen Landwirtschaftsgesellschaft (DLG) eine wichtige Rolle. Die DLG hat vor wenigen Jahren die DLG-Datenbank Futtermittel als innovatives, online verfügbares Instrumentarium zur Dokumentation von Daten zu Inhaltsstoffen und Verdauungswerten von Futtermitteln aufgebaut. Registrierten Nutzern stehen diese Daten zur Verfügung. Neu verfügbare Informationen und Daten werden durch die DLG ad hoc eingepflegt. Die Zulieferung neuer Daten durch Forschungseinrichtungen, insbesondere zu Verdaulichkeiten, hat sich bewährt und wird auch von den Partnern des Verbundes bereits während der Projektlaufzeit genutzt werden. Sehr schnell können somit neue bzw. aktualisierte Daten zur Grundlage für die Optimierung von Futtermischungen und Rationen bereitgestellt und genutzt werden. Bei der DLG ist zudem der DLG-Arbeitskreis Futter und Fütterung angesiedelt. Dieser Arbeitskreis ist in der deutschsprachigen Tierernährung eine entscheidende Schnittstelle zwischen Wissenschaft, Beratung und Industrie. Zweimal jährlich finden Sitzungen zu aktuellen Themen statt. In Untergruppen werden Praxisinformationen und Stellungnahmen verfasst. Der Arbeitskreis garantiert somit einen ständigen Wissenstransfer und Informationsaustausch. Einige Mitglieder des Verbundes sind auch Mitglieder oder ständige Gäste des Arbeitskreises, so dass sich ein kontinuierlicher Erkenntnis- und Informationsfluss einfach organisieren lassen wird. Bereits ab 2012 könnten bei erfolgreichem Projektauftakt für die erste Präsentation von Ergebnissen zum Beispiel die Workshops zur GfE-Tagung, das Forum Angewandte Forschung in Fulda, oder auch die Tagungen des VDLUFA als Plattform genutzt werden, um erste Erkenntnisse zeitnah zur Umsetzung in die Praxis zu bringen. Die fortlaufende und zeitnahe Veröffentlichung der Forschungsergebnisse soll zudem durch den Aufbau einer Projekthomepage, eines GrainUp Newsletters und die Verteilung von Postern und Flyern auf Messen unterstützt werden. Die Ergebnisse werden es ermöglichen, die Inhaltsstoffe des Getreides effizienter in der Fütterung der Nutztiere einzusetzen und Ausscheidungen umweltrelevanter Verbindungen zu vermindern. Erkenntnisse und Ergebnisse zur Bedeutung der Getreidebearbeitung

13 GRAINUP VERBUNDPROJEKT (Futtertechnologie) für den Futterwert und darüber hinausgehende Effekte (z.b. Tiergesundheit) sind für die Mischfutterindustrie sowie für die landwirtschaftlichen Betriebe wichtige Entscheidungshilfen, wenn diesbezügliche betriebliche Investitionen anstehen. Nicht zuletzt dürften die Aspekte Technik- und Energieaufwand für die Getreidebearbeitung und Futterzubereitung in aktuellen politischen Diskussionen (CO 2 -Footprints) Zahlen, Fakten und Argumente liefern. Im Verbund unmittelbar engagierte Wirtschaftspartner haben insbesondere dadurch einen Vorteil, dass sie aufgrund der kontinuierlichen Kommunikation mit den Verbundpartnern einen zeitlichen Informationsvorsprung gegenüber Mitbewerbern besitzen. Erfolgsaussichten und Risiken Die wissenschaftlich-technischen Erfolgsaussichten und das Innovationspotenzial sind sehr hoch. Die Bündelung der Ressourcen aller hier kooperierenden wissenschaftlichen Einrichtungen ist eine exzellente Basis für den erfolgreichen Abschluss dieses in jeder Beziehung anspruchsvollen Projektes. Da es in dem Projekt nicht um die Entwicklung eines bestimmten Produktes oder von Know How geht, und eine wirtschaftliche Verwertung daher nicht direkt quantifizierbar ist, lässt sich ein wirtschaftliches Risiko nur schwer quantifizieren. Risiken bestehen in der Bereitstellung definierter Getreidepartien. Sie ist zwar bestmöglich geplant, vorbereitet und bereits angelaufen, letztlich aber nicht gänzlich unabhängig von äußeren Einflüssen, insbesondere der Witterung und den Erntebedingungen. Dieses Risiko wird aber als gering eingestuft. Alle Tierversuche stellen ebenfalls ein gewisses Risiko dar. Plötzlichen Erkrankungen der Tiere kann zwar bestmöglich präventiv vorgebeugt werden, und alle Forschungseinrichtungen sind in der Tierversuchsdurchführung sehr erfahren. Ein Restrisiko bleibt aber bestehen, so dass gegebenenfalls (bei gegebener Projektlaufzeit) eine Verminderung der Zahl prüfbarer Getreidepartien nicht ausgeschlossen werden kann. Ein weiteres Risiko besteht hinsichtlich der Weiterentwicklung der NIRS-Technik. Für die praxisnahe Anwendung der neuen Bewertungskriterien zur Charakterisierung des Futterwertes von Getreide wird es von großer Bedeutung sein, dass die Unternehmen NIRS-basierte Schnellverfahren zur Schätzung des Futterwertes zur Verfügung haben. Die Entwicklung dieser Techniken ist ein wesentliches Ziel des Verbundes, und das Stufenverfahren für die experimentelle Durchführung ist entsprechend konzipiert. Wenngleich die Erfolgsaussichten als hoch eingeschätzt werden, kann derzeit keine Garantie dafür übernommen werden, dass die Kriterien des Futterwertes letztlich tatsächlich mit hinreichender Genauigkeit mittels NIRS geschätzt werden können. Dies zu beurteilen ist erst am Ende des Projektes möglich. 1.5 Arbeitsteilung/Zusammenarbeit mit Dritten Wie in Abbildung 1 gezeigt, vernetzt der Verbund Wissenschaftler, die in Deutschland über die experimentelle und methodische Expertise für eine innovative Getreidebewertung verfügen, intensiv untereinander, aber auch mit der Wirtschaft. Der Verbund ermöglicht es, den Futterwert mit seinen unterschiedlichen Aspekten und den Spezifika der Tierarten zu betrachten und in einer ganzheitlichen Auswertung zusammenzuführen. Ein wesentliches Element ist das gemeinsame Arbeiten mit standardisierten Getreidepartien, die im Rahmen des Z-Projektes an der Universität Hohenheim produziert und bereitgestellt werden. Die detaillierte analytische Beschreibung aller im Projekt verwendeten Getreidechargen wird zentral vorgenommen, die analytische Kompetenz gestärkt und sichergestellt, dass alle Teilprojekte dieselbe Ausgangsinformation zu den Getreidechargen haben. Dies beinhaltet die wertgebenden ebenso wie potenziell antinutritiv wirkende Fraktionen oder unerwünschte Stoffe. Ein weiteres zentrales Element des Verbundes ist die Entwicklung von in vitro Verfahren auf der Grundlage von Tierversuchsdaten. Diese in vitro Verfahren werden die Bearbeitung einer hohen Probenzahl ermöglichen, ohne die letztlich die Erstellung von NIRS- Kalibrationen nicht möglich ist.

14 VERBUNDPROJEKT GRAINUP Abbildung 1: Verknüpfung der Teilprojekte des Verbundes Als Grundlage für alle Einschätzungen des Futterwertes wird in den Teilprojekten tierexperimentell gearbeitet. Die Teilprojektpartner bringen sich jeweils mit ihrer Methodenkompetenz spezifisch ein und stellen eine Datenbasis bereit, die eine übergreifende regressionsanalytische Auswertungen und die Ableitung von Schätzverfahren ermöglicht. Ein wichtiger Bestandteil sind zudem Arbeiten, in denen die Auswirkungen einer

15 GRAINUP VERBUNDPROJEKT unterschiedlichen Getreidebearbeitung auf die Gesundheit des Tieres und die Verdaulichkeit ermittelt werden. Alle Teilprojektleiter sind zur Bearbeitung der speziellen Fragestellung ihres Teilprojektes in hervorragender Weise ausgewiesen und international anerkannt. Die benötigten Methoden sind in den jeweiligen Einrichtungen etabliert und werden bei Bedarf gezielt angepasst oder erweitert. Die Wirtschaftspartner sind in unterschiedlicher Weise in den Verbund integriert. Eine Kooperationsvariante besteht in der Beteiligung in Form von Untersuchungsmaterial, Analysen oder speziellen Aufbereitungstechnologien ( unbare Leistungen ). So führen Unternehmen der Pflanzenzüchtung, koordiniert durch die Gemeinschaft zur Förderung der privaten deutschen Pflanzenzüchtung e.v. (GFP), eine Vorselektion der für die Tierversuche in Frage kommenden Genotypen durch und erzeugen das benötigte Untersuchungsmaterial für den zweiten Teil des Projektes (in vitro Untersuchungen). Die Evonik Degussa GmbH übernimmt mit ihrem Labor einen Teil der im Verbund anfallenden Aminosäurenanalysen. Die Firma Quellmalz stellt spezielle Versuchstechnik bereit und passt diese an (TP7). Die Scharnebecker Mühle GmbH sorgt für die spezielle Aufbereitung der Getreide für die Untersuchungen mit den Pferden. Die zweite Variante der Unterstützung des Verbundes besteht in der Beteiligung durch direkte Geldzuwendungen. Entsprechende Zusagen der Unternehmen Heidemark und Velisko, der AB Enzymes GmbH, CropEnergies, H. Wolking, Bühler GmbH und A. Kahl sowie des DVT liegen vor. Dieser Verbund ist mit seiner Zielsetzung, Stringenz und Kompetenz international einzigartig. 1.6 Notwendigkeit der Zuwendungen Die beteiligten Forschungseinrichtungen sind nicht in der Lage, Forschungsprojekte aus eigenen Mitteln durchzuführen. Die Einrichtungen stellen wesentliche Teile der für dieses Projekt benötigten Grundausstattung und beziehen auch ihr Stammpersonal in erheblichem Umfang in die Bearbeitung der Projekte ein. Projektspezifische Kosten der Forschung müssen aber über Mittel Dritter ermöglicht werden. Im Falle dieses Verbundprojektes sind es die Mittel der privaten Wirtschaft und die beantragten Mittel aus dem Förderprogramm.

16 TP Z Teilprojekt Z - Zentrale Koordination und Analytik 1 Vorhabenbeschreibung 1.1 Ziele Prof. Dr. Markus Rodehutscord, Prof. Dr. Hans Schenkel, Dr. Hans Peter Maurer, Prof. Dr. Rainer Mosenthin Das Gesamtziel des Verbundes, der Bezug zu den förderpolitischen Zielen und die wissenschaftlichen und technischen Arbeitsziele des Verbundes sind in der Vorhabenbeschreibung zum Verbundprojekt im Antrag der Universität Hohenheim dargestellt, vgl. S. 1 ff. Spezifische Ziele des Z-Projektes sind es, die wissenschaftlichen Arbeiten der 12 Teilprojekte des Verbundes zu koordinieren, definierte Getreidepartien für die Teilprojekte auszusuchen, zu erzeugen und bereit zu stellen, die zentrale Analytik der Getreidepartien anzupassen und durchzuführen, teilprojektübergreifende Datenauswertungen vorzunehmen und für den Datenfluss zwischen Teilprojekten zu sorgen; hierzu wird eine gemeinsame Datenbank für alle im Verbundprojekt anfallenden Forschungsergebnisse aufgebaut, eine eigene Projekthomepage aufzubauen, durch die auch die interne Kommunikation und der zeitnahe Informationsaustausch optimiert werden soll, Projekttreffen sowie das Abschlusssymposium zu organisieren und durchzuführen, Ergebnistransfer zu den Wirtschaftspartnern des Verbundes zu sichern und den Wissenstransfer in die Öffentlichkeit zu organisieren, erste Anlaufstelle für die Mittelgeber zu sein den Verbund nach außen zu vertreten. 1.2 Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplans In enger Kooperation mit führenden deutschen Züchtungsunternehmen wurde als Vorarbeit in der Anbausaison 2009/2010 ein Screening verschiedener Kulturarten von Getreide auf der Grundlage von mehrortigen Leistungsprüfungen der Zuchtunternehmen vorgenommen (s. anliegende Bestätigung der GFP). Hierbei wurden je 300 Genotypen aus 54 Züchtungsprogrammen (Gerste 9, Weizen 14, Roggen 7, Triticale 10, Hafer 4 und Mais 10) hinsichtlich des Protein- und Stärkegehaltes untersucht (insgesamt Proben). Basierend auf diesen Qualitätskenndaten wurden diverse Genotypen von Mais (25), Gerste (22), Weizen (28), Triticale (21), Roggen (22) und Hafer (8) für die weiterführenden Tier-, in vitro und in situ Versuche identifiziert und selektiert (s. Anlage, S. 52 ff.). Die Landessaatzuchtanstalt der Universität Hohenheim hat damit begonnen (nachdem die Zustimmung der BLE eingeholt worden war) auf den Versuchsstationen für Pflanzenzüchtung sowie für Nutztierbiologie und Ökologischen Landbau die selektierten Genotypen in einer Streifenanlage anzubauen (ca. 9 ha Anbaufläche). Die Bereitstellung des Saatgutes und der Transport erfolgten durch die Zuchtunternehmen. Bis auf Hafer und Mais sind mittlerweile alle Genotypen ausgesät. Die voraussichtliche Erntemenge (im Sommer 2011) beläuft sich je nach Kombination und Umfang der Tierversuche auf 30 bis 1500 kg pro Genotyp. Die geernteten Partien werden gereinigt, verpackt, eindeutig gekennzeichnet und teilprojektspezifisch zugeordnet, um dann auf die beteiligten Einrichtungen verteilt zu werden. In einem zweiten Projektabschnitt wird für in vitro Versuche und NIRS-Bestimmungen auf 6 Standorten von den Pflanzenzuchtunternehmen Untersuchungsmaterial in