Wie Hybridpflanzensorten den Herausforderungen der Ernährungssicherheit und des Klimawandels begegnen könnten

Hybride Agrar- und Gartenbaukulturen können eine wichtige Rolle bei der Unterstützung der globalen Ernährungssicherheit spielen. Sie bringen höhere Erträge und sind gegenüber Krankheiten und Klimastress oft widerstandsfähiger als Nicht-Hybridsorten. Für viele Kulturpflanzen sind jedoch keine Hybridsorten verfügbar. Warum ist das so?

Mais ist eine weltweit sehr wichtige Kulturpflanze, und der Einsatz von Hybridsorten ist Routine. Der erste Typ wurde bereits 1930 eingeführt. Dies ist jedoch bei anderen wichtigen Nutzpflanzen wie Weizen und Maniok nicht der Fall. Jetzt wurden erstmals umfassend alle Faktoren untersucht, die darüber entscheiden, ob kommerzielle Pflanzenzüchter eine Hybridsorte hervorbringen können. Manchmal gibt es biologische Herausforderungen. Oft spielen wirtschaftliche Faktoren eine Rolle.

Es ist eine einzigartig umfassende Umfrage, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Natur Pflanzen. Die Autoren des Artikels sind mit dem Hybridkartoffelzüchtungsunternehmen Solynta und Wageningen University & Research verbunden. Hauptautorin ist Emily ter Steeg, Ph.D. Kandidat in der Entwicklungsökonomie.

Erzeugung von Inzuchtlinien

Eine Hybridsorte ist „ein Nachkomme zweier Elternpflanzen, die sich perfekt ergänzen. Der Hybrid vereint dann die besten Eigenschaften der Eltern“, sagt ter Steeg. Um geeignete Eltern zu erzeugen, müssen Sie jedoch sicherstellen, dass sie genetisch so einheitlich wie möglich (homozygot) sind. Sie können dies tun, indem Sie die Eltern mit sich selbst kreuzen – ein Prozess, der als „Selbstbefruchtung“ oder „Inzucht“ bezeichnet wird. „Die Entwicklung starker Elternlinien braucht Zeit und kostet Geld. Daher muss der Pflanzenzüchter sicher sein, dass sich diese Investition auszahlt“, sagt ter Steeg.

Es gibt viele Hindernisse zu überwinden. Zunächst einmal muss es biologisch möglich sein, diese homozygoten Elternlinien zu produzieren. Eine selbstbefruchtende Pflanze ist ideal, während es für Pflanzen, die sich immer mit einer anderen Pflanze gegenseitig befruchten, viel schwieriger ist. Darüber hinaus haben einige Pflanzen auch mehrere Chromosomensätze, was es noch schwieriger oder nahezu unmöglich macht, Inzucht-Elternlinien zu produzieren.

Die auf unseren Feldern angebaute Kartoffel hat zum Beispiel vier Chromosomensätze mit Erbmaterial. Das ist ein wichtiger Grund, warum es so wenige Versuche gab, Inzuchtlinien zu erzeugen. Das macht die Kartoffelzüchtung besonders schwierig, und deshalb haben wir noch alte Sorten wie die Bintje oder Russet Burbank.

Aber wir machen Fortschritte. Tatsächlich gibt es auch diploide Kartoffeln, die nur einen einzigen Gensatz haben. Diese Sorten unterstützten keine Inzucht. Aber Wissenschaftlern von Solynta und Wageningen University & Research ist es kürzlich gelungen, dieses Hindernis zu umgehen. Das Sli-Gen ist der Schlüssel dazu. Nun ist der Weg frei, Kartoffeln aus Hybridsamen statt aus Knollen zu entwickeln.

Wirtschaftliche Treiber

„Bei Weizen gibt es noch ein weiteres Problem zu berücksichtigen. Weizen produziert relativ wenige Samen pro Bestäubung und bisher ist der Mehrwert von Hybridsorten begrenzt. Es ist auch ein segmentierter Markt. Deshalb ist die Entwicklung von Hybridweizen für Pflanzenzüchter noch nicht rentabel “, sagt ter Steeg.

Die Wissenschaftler erforschten die wirtschaftlichen Treiber für die Entwicklung einer Hybridsorte. Auf der einen Seite stehen die Kosten für den Entwicklungsprozess, auf der anderen Seite die zu erwartenden Einnahmen. Beide spielen eine wichtige Rolle. „Große Märkte oder Märkte mit hoher Wertschöpfung sind für Pflanzenzüchter profitabler. Deshalb sieht man Hybridsorten von großen globalen Nutzpflanzen und wichtigen Gemüsen, aber weniger für kleine lokale Kulturen. Außerdem bestimmt der Marktpreis der geernteten Produkte, wie viel a Züchter bereit sind, in Saatgut zu investieren. Daher beeinflussen die Marktpreise für Züchter die Saatgutpreise und die Einnahmen der Pflanzenzüchter.“

Gemeinsame Anstrengung

Um den Herausforderungen der globalen Ernährungssicherheit und des Klimawandels zu begegnen, werden dringend ertragreiche, robuste Nutzpflanzen benötigt. „Aber es mangelt an Fortschritten bei der Züchtung einiger Grundnahrungsmittel, die für die Ernährungssicherung wichtig sind. Das gilt für Maniok, Zuckerrohr und Süßkartoffeln, aber auch für traditionelles Blattgemüse und Obst. Wenn wir den Zugang verbessern und sicherstellen wollen nahrhafte Lebensmittel in ärmeren Ländern, ist es wichtig, auch bei kommerziell weniger attraktiven Nutzpflanzen Fortschritte zu erzielen“, sagt ter Steeg.

Die Autoren der Natur Pflanzen Artikel empfehlen öffentlich-private Partnerschaften in Fällen, in denen Pflanzenzüchter keinen unmittelbaren Geschäftsnutzen sehen. „Beispiele für einen solchen Ansatz sind das nationale Programm ‚Topsectorenonderzoek‘ (Spitzensektorforschung) und sein Vorgänger ‚Technologisch Top Instituut Groene Genetica‘ (Technologisches Spitzeninstitut Grüne Genetik). Beispielsweise wurden viele Genotypen (Halbfabrikate) geliefert unter anderem in Paprika und Tomaten, die dann von Züchtungsunternehmen verwendet wurden, um neue krankheitsresistente Sorten zu entwickeln.“