Züchtung und Vermehrung – viel Aufwand für viel Leistung

Züchtung und Vermehrung – viel Aufwand für viel Leistung

Die Anfang des 20. Jahrhunderts in Europa entwickelten Hybridzüchtungen sind heute bei einigen Kulturen wie Mais oder Ölsaaten im Markt führend. Im Falle von Weizen bedeutet die Entscheidung für die Hybride, dass man in ein Saatgut investiert, das im Vergleich zu Linienweizen robuster und ertragreicher ist. Audrey Hulmel, ASUR Plant Breeding (Frankreich), gibt einen Überblick über die aufwendige Hybridweizenzüchtung und Saatguterzeugung.

Vorteile des Hybridweizens

Hybridsaatgut hat den Vorteil, dass es einen höheren und stabileren Ertrag und eine bessere Qualität liefert als seine Eltern. Der Hybridweizen erhält durch den Heterosis-Effekt physiologische Vorteile. Die Robustheit und die stärkere Wuchskraft des Hybridweizens machen ihn anpassungsfähig, sowohl auf Weizen-Grenz­standorten als auch auf schweren Böden mit hohem Ertragspotenzial. Unter besonderen und schwierigen Bedingungen wie klimatischem Stress, starkem Krankheitsdruck und Anbau ohne oder mit reduziertem Pflanzenschutz ist Hybridweizen in der Lage, hohe und stabile Erträge zu gewährleisten.


Die Herausforderung bei der Saatguterzeugung von Hybridweizen

Die beiden größten Herausforderungen bei der Erzeugung von Hybridgetreide sind das Hybridisierungssystem und die Fremdbefruchtung. Bei Weizen überwiegt die Selbstbestäubung – im Gegensatz zu Roggen, der auf fremden Pollen angewiesen ist (allogam), und in geringerem Maße zu Triticale, die teilweise fremdbestäubend ist. Das macht die Züchtung und Vermehrung von Hybridweizen komplizierter als beim Roggen.

Unabhängig von der verwendeten Technologie hängt die Erzeugung von Hybridweizensaatgut in hohem Maße einerseits von der Fähigkeit der männlichen Komponenten ab, über einen langen Zeitraum hinweg zum richtigen Zeitpunkt ausreichend lebensfähigen Pollen auszustoßen. Andererseits muss die weibliche Komponente in der Lage sein, diesen äußeren Pollen einzufangen. Ob die Fremdbefruchtung funktioniert, hängt zum Teil von genetischen Faktoren (Pflanzenmorphologie) ab, aber auch von günstigen Wetterbedingungen für den Pollenflug und die Zeitspanne bis zur Befruchtung.


Grundsätze der Produktion von F1-Hybridsaatgut

Bislang wird das einzige in Europa vermarktete Hybridweizensaatgut mit dem chemischen Hybridisierungsmittel CROISOR®100 hergestellt, das sich im Alleinbesitz von ASUR Plant Breeding, dem Hybridweizenzüchter der Saaten-Union, befindet. Das Prinzip dieser induzierten Hybridisierung besteht darin, die Pollenbildung zu verhindern. Die besprühten Pflanzen werden somit männlich-steril (weiblicher Elternteil). Damit ist gewährleistet, dass eine Befruchtung nur durch den Pollen „normaler“ Weizenpflanzen einer anderen Linie erfolgen kann, die deshalb als männlicher Elternteil bezeichnet wird.

Bei der Produktion von Weizenhybridsaatgut werden die beiden verschiedenen Elternteile abwechselnd in Streifen gesät, wobei ein Streifen dank der Anwendung von CROISOR®100 „weiblich“ und der andere Streifen „männlich“ ist. Für die Ausbringung des Hybridisierungsmittels im Feld steht nur ein sehr schmaler Zeithorizont vor der Weizenblüte zur Verfügung. Der männliche Streifen bestäubt sich als traditioneller Weizen selbst und befruchtet gleichzeitig die anderen angrenzenden weiblichen Streifen. Nach der Sterilisation, der Bestäubung und der Kornfüllung werden die weiblichen Streifen geerntet: Das Erntegut ist dann das F1"-Hybridsaatgut.


Mutter- und Vaterlinie/Streifenanbau
Mutter- und Vaterlinie/Streifenanbau


Vorteile dieser Methode

Da im Prinzip jede Weizensorte als männlicher oder weiblicher Elternteil verwendet werden kann, besteht eine Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten, um z. B. die verschiedenen Anforderungen in Bezug auf Frühreife oder Qualität zu erfüllen. Diese Hybridisierungstechnik ist damit relativ einfach und schnell. Allerdings erfordert die Saatguterzeugung ein sehr spezifisches Know-how und erfolgt zwangsläufig in abwechselnden Streifen aus weiblichen und männlichen Elternteilen. Die richtige Anwendung von CROISOR®100 hängt auch von den Witterungsbedingungen ab, was ein hohes Maß an Management und Wissen erfordert. Die SAATEN-UNION kann hier mittlerweile auf mehr als 20 Jahre Erfahrung zurückblicken. Die Saatgutproduktion umfasst heute mehrere hundert Hektar Vermehrungsfläche in drei verschiedenen Ländern.


Alternative Methoden reichen an CROISOR®100 nicht heran

Neben der Verwendung eines chemischen Hybridisierungsmittels gibt es auch noch die sogenannte CMS-Methode. Bei dieser werden keine Streifen angebaut, sondern männliche und weibliche Elternteile stehen gemischt im Feld. Die CMS-Methode hat den Nachteil, dass das geerntete Saatgut einen relativ hohen Anteil an Selbstbestäubung der Elternlinien enthält.

Der OECD-Standard für Hybridität bei Saatgut liegt bei 90 %, mit dem Einsatz von CROISOR®100 erreicht der Saaten-Union Hybridweizen jedoch 94 %. Die Prüfung der F1-Hybridität erfolgt nach einer von der technologischen Abteilung der ASUR Plant Breeding entwickelten Technik: Zunächst erfolgt eine Kontrolle auf dem Feld, um die Sterilität der weiblichen Streifen zu überprüfen. Zusätzlich wird eine Elektrophorese-Analyse vor oder nach der Ernte durchgeführt.


Ausblick

Die Produktion von Hybridweizen-Saatgut ist aufwendig und erfordert ein hohes Maß an Fachkompetenz. In den letzten 20 Jahren wurde das System und auch die Qualitätskontrolle immer weiter optimiert, um der Landwirtschaft extrem leistungsfähige und robuste Sorten zur Verfügung zu stellen.

Eine Verbesserung der Produktion könnte in Zukunft die als POLLINOVA patentierte Pollenergänzung sein. Die ist eine Innovation, die in Zusammenarbeit von ASUR Plant Breeding, Syngenta und INRAE entwickelt wurde. Der Prototyp zielt darauf ab, die Fremdbestäubung bei Hybriden zu erhöhen, wobei die ersten Ergebnisse dieses groß angelegten Versuchs ermutigend waren.


Schnell gelesen (Kurzfassung):

Vorteile des Hybridweizens Hybridweizensaatgut bietet höhere und stabilere Erträge sowie bessere Qualität als die Elternsorten. Durch den Heterosis-Effekt gewinnt Hybridweizen an Robustheit und Wuchskraft, was ihn anpassungsfähig auf verschiedensten Böden macht. Er ist besonders unter schwierigen Bedingungen wie klimatischem Stress, starkem Krankheitsdruck und reduziertem Pflanzenschutz ertragreich.


Herausforderungen bei der Saatguterzeugung

Die größten Herausforderungen sind das Hybridisierungssystem und die Fremdbefruchtung. Da Weizen überwiegend selbstbestäubend ist, erfordert die Hybridweizenzüchtung spezielle Techniken. Entscheidend ist die Fähigkeit der männlichen Pflanzen, lebensfähigen Pollen auszustoßen, und der weiblichen Pflanzen, diesen Pollen aufzunehmen.

Produktion von F1-Hybridsaatgut Das einzige in Europa vermarktete Hybridweizensaatgut wird mit dem chemischen Hybridisierungsmittel CROISOR®100 hergestellt, das die Pollenbildung verhindert und die Pflanzen männlich steril macht. In der Produktion werden weibliche und männliche Elternteile abwechselnd in Streifen gesät. Die männlichen Streifen bestäuben sowohl sich selbst als auch die angrenzenden weiblichen Streifen. Nach der Bestäubung werden die weiblichen Streifen geerntet, und das Erntegut ist das F1-Hybridsaatgut.

Vorteile dieser Methode Diese Methode ermöglicht eine Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten der Elternsorten, um verschiedene Anforderungen zu erfüllen. Sie ist relativ einfach und schnell, erfordert jedoch spezielles Know-how und Management, besonders bei der Anwendung von CROISOR®100. Die Saatgutproduktion umfasst heute mehrere hundert Hektar in drei verschiedenen Ländern.


Alternative Methoden und Zukunftsaussichten

Neben der chemischen Hybridisierung gibt es die CMS-Methode, die jedoch einen höheren Anteil an Selbstbestäubung enthält. Der OECD-Standard für Hybridität liegt bei 90 %, während der Hybridweizen der Saaten-Union durch CROISOR®100 94 % erreicht.

Eine zukünftige Verbesserung könnte die als POLLINOVA patentierte Pollenergänzung sein, eine Innovation von ASUR Plant Breeding, Syngenta und INRAE, die die Fremdbestäubung erhöhen soll.