Züchtungsforschung bei Eiweißpflanzen: Keine Nachfrage, keine Forschung?

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1 Züchtungsforschung bei Eiweißpflanzen: Keine Nachfrage, keine Forschung? Peter Wehling Groß Lüsewitz Anbau von Hülsenfrüchten 2009 nach Bundesländern (Flächenanteile in % an der Gesamtfläche Hülsenfrüchte in Deutschland) andere Bundesländer 20,6 Brandenburg Ostdeutsche Bundesländer 2009: 28,3 % der Ackerbohnen-Anbaufläche in D 17,3 58,7 % der Körnererbsen-Anbaufläche in D 94,3 % der Lupinen-Anbaufläche in D Bayern 15,3 Sachsen-Anhalt 9,4 Sachsen 11,5 Thüringen 5,9 Mecklenburg-Vorpommern Quelle: Statistisches Bundesamt, 2009 (nach: Ch. Guddat, TLL Dornburg, 2009, mit freundlicher Genehmigung) 1

2 Anbau von Körnerleguminosen Vorteile für Fruchtfolgesysteme N-Fixierungsleistung Phosphaterschließung (ausgedehntes Wurzelsystem, Pfahlwurzel) Hoher Vorfruchtwert Förderung der Bodengare Verbesserung der Bodenstruktur Humuslieferung Zunahme des Bodenlebens Sicherere Gestaltung von Mulchsystemen bei vollkommendem Pflugverzicht Mehrerträge in der Folgefrucht Unterbrechung der Infektionszyklen von Getreidekrankheiten Anbau als Hauptfrucht, Zwischenfrucht oder Gründüngung möglich Kostensenkung Einsparung bei Bodenbearbeitung, Dünge- und Pflanzenschutzmitteln, auch in der Folgefrucht Geringerer Bedarf an Arbeitszeit und spezifischen Maschinenkosten Pfluglose Bestellung nach Getreide, aber auch in Folgekultur möglich Anbau von Hülsenfrüchten in Deutschland (Quelle: EUROSTAT) ,2 212,2 218,6 207,8 206,9 16,7 % (6-feldrige Ff.) 1,995 Mha 20 % (5-feldrige Ff.) 2,389 Mha Anbaufläche in Tha ,6 177,5 168,7 143,8 0,86 % der Ackerfläche in D 109,0 102,7 84,4 83, '98 '99 '00 '01 '02 '03 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 Jahr PLANAK Klimaschonender Anbau von KL mit mind. 10 % KL-Anteil: 220 /ha 2

3 Anbau von Hülsenfrüchten in Deutschland (Quellen: Statistisches Bundesamt, BMELV) Anbaufläche in Tha Körnererbse stark rückläufig Ackerbohne wenig Bedeutung Blaue Lupine relativ stabil; aber auf niedrigem Niveau Konsequenzen für Vermehrungsflächen und Züchtungsaktivitäten Hoher Vorfruchtwert von KL zurzeit unzureichend genutzt Körnererbse 2010: Trendwende oder "Ausreißer"? Lupinen Ackerbohne Körnerleguminosen neben Vorteilen auch Probleme Zunehmender Leistungsabstand zu den "großen" Kulturarten 2. Erträge zu wenig stabil 3. Vermarktung als Futtermittel folgt dem Weltmarktpreis f. Soja u. Getreide 4. Keine Premiummärkte in Deutschland 5. Wenig pflanzenbauliches Know-how bei Landwirten 6. Zuchtfortschritt? 3

4 Sortenentwicklung in Australien Adjustierte mittlere Erträge neuerer und älterer Sorten von Blauer Süßlupine (10 Sorten; Western Australia Agzone 8; Mittelwerte , 3 17 Prüfumwelten) 30 0,23 dt/ha/jahr y = 0,231x + 19,949 R 2 = 0,6411 Kornertrag (dt/ha) Datenquelle: National Variety Trials and Australian Crop Accreditation System Limited Zulassungsjahr der Sorte Sortenentwicklung in Deutschland Mittlere Erträge neuerer u. älterer Sorten von Blauer Süßlupine (17 Sorten; Löss- u. VerwitterungsstandorteThüringen, Sachsen, Sachsen-Anhalt; Mittelwerte über 6 36 Prüfumwelten) ,57 dt/ha/jahr y = 0,5692x + 31,081 R 2 = 0,3298 Kornertrag (dt/ha) [zum Vergleich: Weizen ca. 1 dt/ha/jahr] Datenquelle: Landessortenversuche der Thüringer Landesanstalt f. Landwirtschaft (TLL) Zulassungsjahr der Sorte(n) 4

5 Ertragsstabilität deutscher Sorten von Blauer Süßlupine Streuung von mittleren Jahreserträgen (17 Sorten; Thüringen, Sachsen, Sachsen-Anhalt; Mittelwerte über 2 6 Prüfstandorte (Löss- und Verwitterungsstandorte) je Versuchsjahr) Kornertrag (dt/ha) '97 '98 '99 '99 '00 '01 '01 '02 '02 '03 '04 '04 '05 '05 '07 '07 '08 Sorte, Zulassungsjahr Datenquelle: Landessortenversuche der Thüringer Landesanstalt f. Landwirtschaft (TLL) Ertragsstabilität deutscher Sorten von Blauer Süßlupine Streuung von mittleren Jahreserträgen (17 Sorten; Thüringen, Sachsen, Sachsen-Anhalt; Mittelwerte über 2 6 Prüfstandorte (Löss- und Verwitterungsstandorte) je Versuchsjahr) Median Unteres u. oberes Quartil Kornertrag (dt/ha) Sorte mit determiniertem Wuchstyp '97 '98 '99 '99 '00 '01 '01 '02 '02 '03 '04 '04 '05 '05 '07 '07 '08 Sorte, Zulassungsjahr Datenquelle: Landessortenversuche der Thüringer Landesanstalt f. Landwirtschaft (TLL) 5

6 Sortenneuzulassungen bei Körnerleguminosen in Deutschland Anzahl Neuzulassungen Jahrgang Beschreibende Sortenliste Ackerbohne Körnererbse Blaulupine Quelle: Bundessortenamt, Beschreibende Sortenlisten Zugelassene oder geschützte Sorten von Körnerleguminosen in Deutschland (Stand 1. April 2010) Ackerbohne 12 (2 mit Auslaufdatum ) Körnererbse 34 (2 mit Auslaufdatum ) Blaue Süßlupine 14 (1 mit Auslaufdatum ) Gelbe Lupine - Weiße Lupine 1 Andenlupine 1 Sojabohne 3 Quelle: Bundessortenamt Blatt für Sortenwesen, Sonderheft Sortenregister, 43. Jahrg.,

7 Züchtungsfortschritt bei Körnerleguminosen Forschungsbedarf höheres Ertragspotenzial bessere Ertragsstabilität Krankheitsresistenz (Anthraknose, Ascochyta, Fusarium, Rhizoctonia...) ph-toleranz (insbes. Blaulupine) Kältetoleranz f. Winterungen Kühletoleranz (insbes. Sojabohne) Proteingehalt zügigere Jugendentwicklung wg. Unkrautproblematik (insbes. Blaulupine) Pflanzenbau: Anbausysteme (Unkrautproblematik, Mischanbau,...) Züchtungsforschung an Körnerleguminosen am Julius Kühn-Institut Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz und Ackerbohne (Trockentoleranz, Proteinqualität) Blaue Lupine (Anthraknose-Resistenz, ph-toleranz, Proteingehalt u. -qualität, Wuchstyp) Weiße Lupine (Anthraknose) Gelbe Lupine (Anthraknose) Andenlupine (agronom. Anpassung) Sojabohne (Kühletoleranz; ab 2011) 7

8 Züchtungsforschung an Körnerleguminosen am Julius Kühn-Institut Aktuelle Projekte Fruchtart Kurztitel/Ziel Förderung Laufzeit Externe Partner Blaulupine Innov. Züchtungsstrategien BMELV Innovation 04/ /2010 Saatzucht Steinach Ackerbohne, Körnererbse, Blaulupine Aminosäuren, Methionin BMELV BÖL 08/ /2010 vti Inst. ökolog. Landbau Andenlupine Agronomische Anpassung NL Agrarminist. 01/ /2010 Kiemkracht (NL) Lupinen Resistenz gegen Aphiden BMELV BÖL 09/ /2013 Saatzucht Steinach Blaulupine PlantsProFood BMBF Regionale 09/ /2013* Fraunhofer IVV; Wachstumskerne Univ. Rostock; Universitätsfrauenklinik Rostock; 10 regionale Industrien Sojabohne Kühletoleranz BMELV Innovation 01/ /2013* Dt. Sojaförderring; FH Osnabrück; FIBL; Life Food GmbH; Naturbund e.v.; Univ. Göttingen; LSA Hohenheim Lupinen (weiß, gelb) Anthraknose-Resistenz BMELV BÖL 04/ /2013* Landw. Lehranstalten Triesdorf; Saatzucht Steinach Ackerbohne DNA-Marker Trockentoleranz BMELV Innovation 02/ /2014* Univ. Göttingen; NPZ Lupinen (weiß, gelb, blau, Anden) Resiliente EU-Lupinen CORE Organic II (ERA Net) 04/ /2014* 13 Institutionen aus 9 EU-Staaten * Antragsphase Blaue Süßlupine: Möglichkeiten der Ertragssteigerung 30% bis 50% Ertragspotenzial 8

9 Blaue Süßlupine: Weitere Möglichkeiten Mehrere Hülsen pro Blüte Größere Körner (TKM, Proteingehalt) Mehr Hülsen pro Samenstand Mehrere Haupttriebe pro Pflanze Genetische Variabilität Foto: F. Eickmeyer ph-toleranz Wuchstypen Bestandesschluss 9

10 Resistenzzüchtung: Anthraknose Blaue Lupine toleranter als Gelbe und Weiße L....aber keine Resistenz im dt. Sortiment latente Bedrohung des Lupinenanbaus in D Resistenztest in Kooperation mit AUS Ruge-Wehling et al Erstmals Resistenz gg. Anthraknose in europäischem Zuchtmaterial verfügbar Markergestützte Selektion auf Anthraknoseresistenz Gewächshausresistenztest anfällig resistent 11 S-12 F1-13 F1-14 F F1-16 F1-17 F1-18 F Lup228(BstNI) Lup343(TaqαI) 10

11 SMART Breeding mit Hilfe DNA-chipbasierter Hochdurchsatz-Erfassung von molekularen Markern Segregation of SNP-based Marker Mtmt-13 in 96 Chickpea RILs H (C/T) P A (C) P B (T) Foto: P. Winter, GenXPro Der Rohproteingehalt bei Blauer Süßlupine kann durch züchterische Selektion weiter angehoben werden. RP-Gehalt vor und nach der Selektion vor: n=5783, Mittel=32,6, > 40%=1,0% nach: n=419, Mittel=34,7, >40%=5,5% Frequenz (%) vor nach 5 0 < > 42 RP-Gehalt (%) Grafik: JKI 11

12 Forschungsnetzwerk zu Lupinen Innovationsförderung Züchtungsforschung bei Eiweißpflanzen: Keine Nachfrage, keine Forschung? Doch, Forschung dann erst recht! 12

13 Weiterer Forschungs- und Handlungsbedarf Beschleunigung des Zuchtfortschritts Optimierung von Anbausystemen Anbauberatung zu Körnerleguminosen (Know-how) Schaffung eines nachfrageorientierten Marktumfeldes Schaffung von neuen Märkten/Premiummärkten Beteiligung der gesamten Wertschöpfungskette: Züchtung Anbau Handel Verarbeitung Verbraucher Ausbau der Kommunikation zu Züchtung, Anbau, Verwertung von KL Besser koordiniert an einem Strang ziehen! Im Vorfeld einer Flächenausweitung für KL ist Saatgutvermehrung notwendig. Kommunikation Fachgespräch "Anbau und Züchtung von Leguminosen in Deutschland" Julius Kühn-Institut Braunschweig, 21./22. April 2009 S

14 Vielen Dank für Ihr Interesse! Auch in Deutschland arbeitet aufgrund der vielen positiven Wirkungen die Zeit für die heimischen Körnerleguminosen... wenn sie bis dahin in Züchtung und Anbau nicht ausgestorben sind. Dr. Manuela Specht, UFOP Fachgespräch "Anbau und Züchtung von Leguminosen in Deutschland", Braunschweig, 21./22. April

15 Die Blaue Süßlupine "Sojabohne des Nordens" Foto: Fraunhofer IVV hohe ernährungsphysiologische Proteinwertigkeit; LDL-cholesterinsenkend besser als die Sojabohne bereits an kühlere Klimate angepasst, hat keine Trypsin-Inhibitoren im Samen (kein Toasten erforderlich), wird weltweit am erfolgreichsten in Deutschland gezüchtet (17 Sorten seit 1996; größerer Zuchtfortschritt), wird in deutschem Zuchtmaterial europaweit erstmalig mit Anthraknose-Resistenz ausgestattet, bietet hohes Maß an Alleinstellung, weil es weltweit keinen Anbau von GVO-Lupinen gibt, ist konkurrenzlos auf leichten, zur Trockenheit neigenden Standorten, wurde bislang für Futterzwecke gezüchtet und bietet noch großes Potenzial für eine neue Zuchtrichtung "Food". Lupinenproteinisolate... sind hochfunktionell, ermöglichen die Produktion innovativer und gesunder Lebensmittel für ernährungsbewusste Verbraucher, sind als Lebensmittelzutat den klassischen Produkten aus Soja und heimischen Körnerleguminosen technologisch überlegen, lösen bestehende Probleme hinsichtlich Geschmack und Konsistenz. Regionaler Wachstumskern PlantsProFood Innovative Lebensmittel Züchtungsforschung/ Züchtung Rohstoffproduktion Rohstoffverarbeitung: Lupinenproteinisolate (LPI) 15

16 PlantsProFood Lebensmittelzutaten aus Blauer Süßlupine Chancen für die Kulturart Blaue Süßlupine: Nachhaltige Etablierung von "Food-Lupinen" auf ha Erschließung eines neuen Marktsegments Erweiterung der Anbaufläche zur Futternutzung als Spin-off der besseren Züchtungseffizienz um ha Vergrößerung eines vorhandenen Marktsegments Weltweit einmalige Integration des Züchtungsvorhabens in ein übergeordnetes Bündnis Steigerung der Exportchancen für Lupinensorten 16