Erforschung von Pflanzenmerkmalen

In der Pflanzenzüchtung geht es nicht nur um erkennbare Merkmale, sondern auch um die zugrunde liegende Genetik einer Sorte. Heutzutage werden große Fortschritte in der Pflanzenzüchtung durch genetische Analysen erzielt. Die meisten Merkmale, die züchterisch verbessert werden, sind aber komplex, das heißt, sie hängen von vielen Genen ab. An diesem Punkt kommen molekulare Marker und genetische Selektion ins Spiel: Molekulare Marker können Pflanzenmerkmale aufdecken, bevor sie sie in Erscheinung treten, zum Beispiel bereits im Saatgut. Die genomische Selektion geht noch einen Schritt weiter und hilft, das Potenzial einer Pflanze für die weitere Züchtung zu bestimmen. Das ermöglicht es uns, deutlich mehr Pflanzenmaterial zu testen und am Ende die leistungsfähigsten Sorten zu selektieren.

Durch die Nutzung genetischer Daten können wir sowohl das Erbgut unserer Pflanzen als auch die Züchtungseffizienz verbessern. Auf diese Weise haben wir insbesondere die Entwicklung von trockenheitstoleranten Maissorten vorantreiben können.

Aber nicht nur genetische Daten sind für uns wertvoll. Wir arbeiten auch an der Integration weiterer Omics-Datensätze, wie Stoffwechsel- oder Proteinprofile, in unsere Vorhersagen.

Ob digitale Phänotypisierung, genomische Selektion oder digitale Feldplanung - alle diese Technologien beruhen auf Daten. Daher sind Datenwissenschaften inzwischen unverzichtbar, um züchterische Erkenntnisse zu gewinnen und schnellere und bessere Entscheidungen treffen zu können. Aus diesem Grund verbessern wir kontinuierlich unsere IT-Infrastruktur, unseren Ansatz zur Datenintegration und -analyse sowie die Art und Weise, wie wir Statistik, maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz anwenden.

Die Hybridzüchtung erfordert genetisch homogene Elternlinien, die gekreuzt werden, um den gewünschten Hybrideffekt zu erzeugen. Diese homogenen Elternlinien, auch Doppelhaploide genannt, können durch verschiedene Techniken erzeugt werden. Die Methode der wiederholten Selbstbefruchtung von Pflanzenlinien ist sehr zeitaufwändig. Daher setzen wir bei der Erzeugung unserer Doppelhaploide auf In-vitro-Techniken und Inducer-Linien und entwickeln diese kontinuierlich weiter. Gleichzeitig forschen wir stetig nach neuen Strategien rund um das Thema Zellkultur und Pflanzenregeneration.

Weitere wichtige Forschungsansätze bei KWS drehen sich rund um das Thema Biostimulanzien und biologische Pflanzenschutzmittel natürlichen Ursprungs, sogenannte Biologicals. Dazu gehören Mikroorganismen wie Pilze und Bakterien, aber auch verschiedene aus Pflanzen oder Mikroorganismen gewonnene Substanzen, die sich positiv auf das Pflanzenwachstum auswirken. Mit einem speziellen Verfahren können wir die Biologicals schonend konservieren und dauerhaft auf das Saatgut aufbringen. Nach der Aussaat vermehren sich die Mikroorganismen an der Wurzel, etablieren sich im Boden und schaffen günstige Wachstumsbedingungen für die Pflanzen. Besonders unter Stressbedingungen kann das Pflanzenwachstum so nachweislich gestärkt oder die Widerstandskraft gegen Schädlinge erhöht werden.

Ein Bereich, der zunehmend an Bedeutung für die Pflanzenzüchtung gewinnt ist die Phytopathologie. Das Verbot einiger chemischer Pflanzenschutzmittel, der Klimawandel und die Globalisierung bringen viele Pflanzenkrankheiten und -schädlinge zurück und erfordern neue Ansätze, um Erträge auf nachhaltigere Weise zu sichern. Die Phytopathologie leistet hierbei einen wichtigen Beitrag. In diesem Bereich beobachten wir genau, welche Pflanzenkrankheiten und Schädlinge sich ausbreiten oder ob Resistenzen in Sorten unwirksam werden. Wichtige Krankheitserreger werden kultiviert und gezielt auf Sortenkandidaten ausgebracht. Auf diese Weise lässt sich im Gewächshaus oder auf dem Feld fundiert bewerten, wie anfällig oder resistent eine Pflanzenlinie ist.