Linien oder Hybriden aus Sicht der Weizenzüchtung

Transkript

1 Linien oder Hybriden aus Sicht der Weizenzüchtung Saatguttagung Uelzen, Erhard Ebmeyer

2 Hybridweizenzüchtung Frage: Wie macht man 1 Mio im Hybridweizen Saatgutgeschäft? Antwort: Man startet mit 10 Mio

3 AGENDA 1. Weizenzüchtung heute 2. Hybriden und Heterosis 3. Herausforderungen für die Hybridzüchtung bei Weizen 4. Potenzial von Weizenhybriden 5. Hybridweizen wo stehen wir heute?

4 Hybridzüchtung von Weizen wo stehen wir heute? Anbaufläche Winterweizen 3.25 Mio ha Anzahl zugelassener Sorten davon Hybridsorten 2 + weitere 3-4 vertriebsfähige EU-Sorten Saatgutvermehrungsfläche ha darunter keine Hybridsorte Marktanteil der 5 größten Sorten 28 % darunter keine Hybridsorte Anzahl Zuchtprogramme > 14 Wertprüfung Anz. Stämme WP1 116 davon 6? Hybriden - Anzahl Anmelder 27 Anzahl Sortenzulassungen darunter keine Hybridsorte

5 Zuchtziele bei Winterweizen 1. Ertragspotenzial und - stabilität 2. Krankheitsresistenz 3. Qualitätseigenschaften Kornertrag Septoria-Blattdürre Mahlqualität Winterhärte Ährenfusarium Aschegehalt Standfestigkeit Braunrost Mehlausbeute Bestandesdichte DTR-Blattdürre Kornhärte Kornzahl je Ähre Tausendkorngewicht Halmbruch Schwarzbeinigkeit Mehltau Gelbrost Spelzenbräune Viruskrankheiten Backqualität Eiweißgehalt Sedimentationswert Fallzahl Wasseraufnahme Teigeigenschaften Backvolumen Ethanolqualität Stärkegehalt Ethanolausbeute

6 Kornerträge von Winterweizen in Deutschland Ertrag dt/ha (Quelle: Beschreibende Sortenliste und Statistisches Bundesamt ab 1990 einschl. östliche Bundesländer)

7 AGENDA 1. Weizenzüchtung heute 2. Hybriden und Heterosis 3. Herausforderungen für die Hybridzüchtung bei Weizen 4. Potenzial von Weizenhybriden 5. Hybridweizen wo stehen wir heute?

8 Der Trend geht zur Hybride

9 Hybridsorte, Heterosis und Hybridleistung Bsp. Ertrag Hybride: Sortentyp, der bei der Saatgutproduktion durch kontrollierte Kreuzung von Erbkomponenten entsteht Mutter Vater Ertrag Hybride (eigene Darstellung in Anlehnung an Becker 2011) Mutter Hyb. Vater (nach Longin, 2013) Beste Liniensorte

10 Höhe der Heterosis bei verschiedenen Fruchtarten Fruchtart Heterosis* [%] Ertrag Wuchshöhe Selbstbefruchter Weizen 9-3 Merfert et al Reviewed by Longin et al HYWHEAT, 1 st year results Gerste 8 6 Hagberg Longin et al Erbse Weber 1976 Partielle Fremdbefruchter Raps 45-1 Schuster, Michael 1976 Ackerbohne Link, Ruckenbauer 1987 Fremdbefruchter Roggen Lundqvist 1966 Mais Ülger, Becker 1989 Sonnenblume Schuster et al Zuckerrübe 107 Barocka 1985 in % des Elternmittels (nach Becker 2011 und Longin et al. 2012)

11 Vorteile von Hybridsorten Maximale Leistungsfähigkeit durch Nutzung von Heterosis z. B. im Ertrag Verbesserte Ertragsstabilität Erhöhte Stresstoleranz Effiziente Kombination von (Nicht Ertrags-) Merkmalen

12 Effiziente Kombination verschiedener Nichtertragsmerkmale Hybride Mutterlinie Hohes TKG Mehltauresistenz Vaterlinie Frühe Reife Gute Standfestigkeit

13 AGENDA 1. Weizenzüchtung heute 2. Hybriden und Heterosis 3. Herausforderungen für die Hybridzüchtung bei Weizen 4. Potenzial von Weizenhybriden 5. Hybridweizen wo stehen wir heute?

14 Die fünf Ebenen der Hybridzüchtung bei Weizen 1. Hybridsystem sterile Mutter, fertile Hybride 2. Blühbiologie und Pollenschüttung der Vater- und Mutterlinien 3. Heterotische Gruppen und Zuchtmethodik Genetik 4. Wirtschaftliche Saatgutproduktion 5. Produktionstechnik Anbau

15 Mögliche Hybridsysteme bei Weizen Chemische Substanzen, die dazu führen, dass kein funktionsfähiger Pollen gebildet wird Gametozide (z.b. CROISOR) Genetische Hybridsysteme Cytoplasmatisch Männliche Stertilität (CMS) Gentechnisch erzeugte Hybridsysteme in Europa nicht machbar

16 Hybridsystem: Cytoplasmatisch Männliche Stertilität (CMS) Männlich sterile Mutter (A) x Fertiler Maintainer (B) rf.rf CMS rf.rf N Erhaltung der männlich sterilen Mutter Männlich sterile Mutterlinie (A) rf.rf CMS CMS: Cytoplasmatisch Männliche Stertilität N: Normales Cytoplasma Rf: Dominant vererbte Restorer Allele, stellen Fertilität in der F 1 wieder her Männlich sterile Mutter (A) x Fertile Restorer Line (Vater) rf: Rezessives Allel, keine Fertilitätsrestaur. rf.rf Rf.Rf CMS N Produktion von Hybridsaatgut Fertile F1 Hybride Rf.rf CMS

17 Effekte verschiedener Restorergene auf die Wiederherstellung der Fertilität in der Hybride CMS Jubilar x R44 CMS-Mutter x Restorer 1 CMS Jubilar x R2 CMS-Mutter x Restorer 2 Liniensorte zum Vergleich

18 Herausforderung für Hybridweizen: hohe Pollenschüttung Hohe Anforderungen an die Homogenität Weizen wurde auf strenge Selbstbefruchtung seklektiert (Abbildung: J. Reif 2014)

19 Beispiele für unterschiedliche Antherenschüttung bei Weizen

20 Veränderung der Blühbiologie bei Weizen durch Züchtung Blühzeitpunkt Mütter: Blüten weit und lange offen Väter: viel Pollen schütten Lebensdauer des Pollen Blühbiologie Übereinstimmung Flugeigenschaften des Pollen

21 Antherenextrusion (AEX) and Pollenmasse (PM) 136 Genotypes, 3 Prüforte, 2014 AEX % AEX / Blütchen PM in mg Min Mean Max Piko Apache σ2 G 380,08*** 0,34*** 138,62*** h² LSD Bild: S. M. Langer (Analysis from F. Longin)

22 Heterotische Gruppen: Heterosis und genetische Distanz Heterosis in den Hybriden (1) (2) (3) (4) (5) (1) Kreuzung zwischen mehr oder weniger verwandten Linien (2) Kreuzung zwischen nichtverwandten Linien innerhalb eines Genpools (3)-(5) Kreuzung zwischen Linien aus verschiedenen Genpools mit zunehmender Distanz der Genpools Genetische Distanz der Eltern (nach Becker, 2011)

23 AGENDA 1. Weizenzüchtung heute 2. Hybriden und Heterosis 3. Herausforderungen für die Hybridzüchtung bei Weizen 4. Potenzial von Weizenhybriden 5. Hybridweizen wo stehen wir heute?

24 Hybridleistung im Ertrag Forschungspropjekt HYWHEAT mit Experimentalhybriden Versuchsaufbau: Mütter x 15 Väter Hybriden - Prüfung in Ertragsparzellen - Genotyping mit 9k + 90k Illumina Chip Häufigkeit Ergebnisse von 11 Standorten : Durchschnittliche Heterosis: 10 dt/ha 619 Hybriden ertragreicher als beste Liniensorte Beste Liniensorte: Tobak = 108 dt/ha Beste Hybride = 118 dt/ha = 9,3 % kommerz. Heterosis Ertrag (dt/ha) (Longin et al. 2014)

25 Hybriden liefern stabilere Erträge Liniensorte Einfachhybride 3-Wegehybride (Mühleisen et al. 2013)

26 AGENDA 1. Weizenzüchtung heute 2. Hybriden und Heterosis 3. Herausforderungen für die Hybridzüchtung bei Weizen 4. Potenzial von Weizenhybriden 5. Hybridweizen wo stehen wir heute?

27 Hybridweizen wird das Fell verteilt, bevor der Bär erlegt ist?

28 Hybridzüchtung von Weizen wo stehen wir heute? Hybridsorten bei Weizen sind in Deutschland derzeit wenig verbreitet. Größere Anbauflächen finden sich in Frankreich (ca ha). Die Sterilität der Mutterlinien in der Saatgutproduktion wird über Gametozide erzeugt. Diese können nur in Frankreich eingesetzt werden. Hybriden zeigen in neueren Untersuchungen eine überraschend große kommerzielle Heterosis und Ertragsleistung. Hybriden sind ertragstabiler als Liniensorten. Viele Zuchtunternehmen arbeiten intensiv an einer nachhaltigen Entwicklung von Hybridsorten bei Weizen. Die vordringlichsten Ziele sind dabei: o Entwicklung eines stabilen biologischen Hybridsystems o Züchterische Optimierung der Blühbiologie o Entwicklung von heterotischen Gruppen zur nachhaltigen Ertragssteigerung o Optimierung der Saatgutproduktion (Mischanbau vs. Streifenanbau) Das wird noch bis 2025 dauern, es wird aber Zwischenlösungen geben

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!