Von Hohenheim in die weite Welt der Pflanzenzüchtung. Andreas J. Büchting Hohenheim, 19. November 2012

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1 Von Hohenheim in die weite Welt der Pflanzenzüchtung Hohenheim, 19. November 2012

2 Universität Hohenheim

3 Forschungsfreiheit à la 1968 Ein Auszug aus der illustrierten Studentenzeitschrift Hohenheimer Forum

4 4

5 Zentrale Funktionen von Hohenheimern in der Züchtung Leitung Maiszüchtung Europa Leitung Maiszüchtung Nordeuropa Keine Hohenheimer in leitender Position Leitung Maiszüchtung Europa Leitung Maiszüchtung Nordamerika Leitung Maiszüchtung Leitung Zuckerrübenzüchtung Leitung Ölpflanzenzüchtung 5

6 Pflanzenzüchtung in Deutschland 60 meist klein- und mittelständische Unternehmen mit eigenen Züchtungsaktivitäten, davon rund 40 landwirtschaftliche Züchterhäuser Auszug Züchtungsunternehmen Deutsche Saatveredelung AG HYBRO Saatzucht GmbH & Co. KG Kartoffelzucht Böhm GmbH & CO. KG KWS SAAT AG Saatzucht Josef Breun GmbH & Co. KG Saaten Union: Ackermann Saatzucht Norddeutsche Pflanzenzucht Nordsaat Saatzuchtgesellschaft P.H. Petersen Saatzucht Lundsgaard Strube Research Südwestdeutsche Saatzucht W. von Borries-Eckendorf 6

7 TOP 5 der Saatguthersteller Umsatz aus landwirtschaftlichen Nutzpflanzen 7

8 Die verschiedenen Strategien der Wettbewerber Monsanto DuPont / Pioneer Syngenta Möglichst komplette Abdeckung aller landwirtschaftlichen Produktionsmittel im Pflanzenbau (Züchtung, Technologie, Pflanzenschutz, Dünger) Vilmorin Spezialisierung auf Sortenentwicklung (Züchtung, Technologie) Ist eine Spezialisierung sinnvoll? Die Sortenleistung von KWS gehört selbst in hart umkämpften Märkten wie dem amerikanischen Maismarkt zu den führenden 8

9 Hohenheimer bei KWS 2012 & Abschluss in Hohenheim Nicht-Hohenheimer Züchtungsleiter Mais: (nur deutsche Züchtungsleiter) Züchtung Zuckerrüben: (Züchter & Wissenschaftler) Züchtung Getreide (nur deutsche Züchtungsleiter) 9

10 Was macht die Hohenheimer Schule für die Praxis so relevant? Etablierung Hybridroggenzüchtung Etablierung der Doppelhaploiden bei Mais Züchtungsmethodik Theoretische Grundlagen zur Nutzung von Markern 10

11 F. W. Schnell Stiftungsprofessur für Nutzpflanzen- Biodiversität an der Universität Hohenheim (2006) 11

12 Das weltweite Forschungsnetzwerk von KWS Germany North America Rockefeller Univ. NY, USA Cornell Univ. NY, USA MONSANTO MO, USA PIONEER IA, USA SYNGENTA NC, USA DOW MN, USA AAFC Canada Peru Univ. La Molina Univ. del Altiplano INIA 12 Univ. Kiel MPI MPP Golm TU Braunschweig IPB Halle IPK Gatersleben JKI Quedlinburg TRAIT GENETICS Univ. Göttingen IFZ Göttingen Univ. Düsseldorf Univ. Bielefeld BAYER MPIZ Köln BASF Univ. Gießen Univ. Hohenheim TU München Univ. Claus.-Zellerf. MIPS, München LfL Freising SYMRISE Asia Tongji Univ./Shanghai CAS CAAS ORIGIN TLL Singapore Europe (without Germany) DIAS DK BBRC UK JIC UK BIOGEMMA F LIMAGRAIN F RAGT F PAU EURALSIS F ARVALIS F INRA F CNRS F CPRLO Wageningen NL KeyGene NL ETH Zürich CH SYNGENTA CH Univ. Bologna IT

13 Die Herausforderungen 13

14 .nehmen zu 14

15 Erfolg kann man säen 15

16 das wussten nicht nur die Wegbereiter der Vererbungslehre Charles Darwin

17 sondern auch die Gründer des Unternehmens KWS! Julius Giesecke Matthias Rabbethge sen. Matthias Rabbethge jun. Carl Rabbethge (Der Ökonom) (Der Landwirt) (Der Züchter) (Der Zuckerfabrikant) 17

18 Klein Wanzleben: Der Ursprung der KWS um die Jahrhundertwende 18

19 Einbeck heute: Hauptstandort der KWS Gruppe Geschäftsjahr 2011/2012 Umsatz 986 Mio. Mitarbeiter: in 70 Ländern Ausgaben für F&E 127 Mio. 19

20 Geschäftsfelder 2011/2012 Zuckerrüben 313 Mio. Umsatz Mais 572 Mio. Umsatz Getreide 93 Mio. Umsatz Kartoffeln Raps Forschung & Entwicklung rund 300 neue Produkte pro Jahr 20

21 KWS: Weltweit züchten 21

22 Forschungsstruktur bei KWS Modellpflanzen Kulturpflanzen Sorten Wissenschaft KWS Grundlagenforschung Angewandte Forschung Züchtung Produkte F&E Kooperationsnetzwerk von KWS Wissenschaft, Industrie, Konsortien Teilweise öffentliche Mittel: BMBF, BMELV, EU 22

23 Das weltweite Forschungsnetzwerk von KWS Germany North America Rockefeller Univ. NY, USA Cornell Univ. NY, USA MONSANTO MO, USA PIONEER IA, USA SYNGENTA NC, USA DOW MN, USA AAFC Canada Peru Univ. La Molina Univ. del Altiplano INIA 23 Univ. Kiel MPI MPP Golm TU Braunschweig IPB Halle IPK Gatersleben JKI Quedlinburg TRAIT GENETICS Univ. Göttingen IFZ Göttingen Univ. Düsseldorf Univ. Bielefeld BAYER MPIZ Köln BASF Univ. Gießen Univ. Hohenheim TU München Univ. Claus.-Zellerf. MIPS, München LfL Freising SYMRISE Asia Tongji Univ./Shanghai CAS CAAS ORIGIN TLL Singapore Europe (without Germany) DIAS DK BBRC UK JIC UK BIOGEMMA F LIMAGRAIN F RAGT F PAU EURALSIS F ARVALIS F INRA F CNRS F CPRLO Wageningen NL KeyGene NL ETH Zürich CH SYNGENTA CH Univ. Bologna IT

24 Ziele der Pflanzenzüchtung Steigerung der Erträge Verbesserung der Qualität Widerstandsfähigkeit gegenüber Schadorganismen Toleranzen gegenüber Stressfaktoren Verbesserung der Nährstoffaufnahme 24

25 Methoden und Technologien in der Pflanzenzüchtung Biotechnologie Genomanalyse Gentechnik DNA-Diagnostik Zell- und Gewebekultur Hybridzüchtung Kreuzung und Auslese Heute Biotechnologische Methoden sind heute Standard in der Pflanzenzüchtung I. d. R. Einsatz mehrerer Methoden, je nach Problemstellung 25

26 Ein Gen in der Suppe muss das denn sein? Wie viele verschiedene Gene sind in diesem Teller Suppe aus ökologisch angebauten Erbsen enthalten? A: keine B: ca. 250 C: ca D: ca Antwort: ca Gene Und wie viele Gene befinden sich insgesamt auf dem Teller? Gene 30 Trillionen 26

27 Pflanzenzüchtung zum Anfassen - Beispiele für Züchtungsfortschritt Getreide: Züchtung einer gesunden Weizensorte mit Pilzresistenz Zuckerrübe: Entwicklung einer Zuckerrübensorte mit Resistenz gegen Nematoden Mais: Züchtung auf Trockentoleranz Energiemais: Maximierung des Energieertrags je Hektar 27

28 Erfolg durch Züchtung: Von der Wild- zur Kulturform Beispiel Weizen 28 Wildform Kulturform

29 Erfolg durch Züchtung: Von der Wild- zur Kulturform Beispiel Zuckerrübe 29 Wildform Kulturform

30 Nematoden in Zuckerrüben - die Schädlinge verursachen Ertragsausfälle bis zu 50 % 30

31 Zuckerrübenzüchtung in Einbeck - Entwicklung Nematoden-toleranter Sorten 31

32 Erfolg durch Züchtung: Von der Wild- zur Kulturform Beispiel Mais Wildform Kulturform 32

33 Sog. Heterosis-Effekt bei der Hybridmaiszüchtung 33

34 Grenzen klassischer Pflanzenzüchtung Eingeschränkte Variabilität des Züchtungsmaterials (Kreuzungen meist nur innerhalb einer Art möglich) Häufige Knüpfung von erwünschten an unerwünschte Eigenschaften Biotechnologische Methoden schaffen neue Möglichkeiten! 34

35 Unterschied zwischen Kreuzung und Gentransfer Gewünschtes Gen / Eigenschaft Kreuzung Gentransfer 35

36 Nutzung durch den Mensch Natur Methodik des Gentransfers Der Erfinder : Agrobacterium-tumefaciens Zielgenom Neues Gen" (Geschichte der Nutzung begann bereits 1907) Zellkern Integration gewünschter Eigenschaften wird möglich (Roundup Ready Zuckerrüben) 36

37 KWS Traitpipeline Die KWS Pipeline für GM Traits GM Traits Zuckerrübe Mais Weizen Kartoffel Ertragsgene 2/ Glyphosat 5/5 3/5 - - Glyphosat + Insektenresistenz - 2/5 - - Schutz gegen Pilzerkrankungen 2/5-2/5 2/5 Stickstoffeffizienz - 1/5 - - Trockentoleranz - 1/5 - - Virus Resistenz 3/ Winter Rübe 2/ Fortschritt: 1/5 = Lead Gene Identification 2/5 = Proof of Concept 3/5 = Elite Event Selection 4/5 = Deregulation 5/5 = Commercialization 37

38 These pumpkins have been crossed with a camel so I don t have to water them 38

39 Erster Freilandversuch mit transgenen Petunien in Deutschland Deutschland (1989) (1989) 39 Quelle: Max-Planck-Gesellschaft

40 Die Meinung vieler Bürger 40

41 Freilandversuche mit gentechnisch verbesserten Zuckerrüben zu agronomischen Fragestellungen in Wetze (2010) 41

42 Freilandversuche mit gentechnisch verbesserten Zucker-rüben Freilandversuche zu agronomischen mit gentechnisch Fragestellungen verbesserten Zuckerrüben in zu Wetze agronomischen (2010) Fragestellungen in Wetze (2010) 42

43 Anbaufläche in % Diese Vorteile werden anderswo genutzt: Schnelle Marktdurchdringung der RoundupReady Zuckerrübe in den USA % Jahr RR Soja RR Baumwolle RR Mais RR Zuckerrübe Quelle: ISAAA,

44 Demonstrationsanbau von herbizidtoleranten Zuckerrüben 44

45 Anbaufläche in Mio ha Globale Anbaufläche von GV-Pflanzen Gesamt Industrieländer Schwellen- & Entwicklungsländer Im Jahr 2011 Anstieg um 8 % auf 160 Mio. ha. Ca. 20 Mio. Landwirte weltweit nutzen heute Gentechnik.* 45 Quelle: ISAAA, 2012 *Quelle: transgen.de

46 Das weltweite Forschungsnetzwerk von KWS Germany North America Rockefeller Univ. NY, USA Cornell Univ. NY, USA MONSANTO MO, USA PIONEER IA, USA SYNGENTA NC, USA DOW MN, USA AAFC Canada Peru Univ. La Molina Univ. del Altiplano INIA 46 Univ. Kiel MPI MPP Golm TU Braunschweig IPB Halle IPK Gatersleben JKI Quedlinburg TRAIT GENETICS Univ. Göttingen IFZ Göttingen Univ. Düsseldorf Univ. Bielefeld BAYER MPIZ Köln BASF Univ. Gießen Univ. Hohenheim TU München Univ. Claus.-Zellerf. MIPS, München LfL Freising SYMRISE Asia Tongji Univ./Shanghai CAS CAAS ORIGIN TLL Singapore Europe (without Germany) DIAS DK BBRC UK JIC UK BIOGEMMA F LIMAGRAIN F RAGT F PAU EURALSIS F ARVALIS F INRA F CNRS F CPRLO Wageningen NL KeyGene NL ETH Zürich CH SYNGENTA CH Univ. Bologna IT

47 Forschungsprojekte in Peru Mais und Quinoa 47

48 Im Roggenzuchtgarten bei KWS Lochow (2006) 48

49 49

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