Ein internationales Forschungskonsortium, zu dessen elf Partnern auch das Julius Kühn-Institut (JKI) gehört, will Roggen züchterisch auf die Zukunft vorbereiten und so dessen Anbau attraktiver machen.

Wie das Bundesforschungsinstitut mitteilte, sollen im Rahmen von „RYE-SUS“ aufbauend auf den guten Grundeigenschaften des Roggens wie Winterhärte, geringe Ansprüche an den Boden sowie dem geringsten CO2-Fußabdruck unter den Getreidarten, die Trockenstresstoleranz verbessert und das Umknicken der Halme verhindert werden.

Eine besondere Bedeutung werde dabei der Verkürzung der Halme der Pflanzen beigemessen. Die Züchtungsforscher wollen dazu auf einen Durchbruch setzen, bei dem mittels moderner Sequenziertechnologie kurz- und normalstrohiger Roggen umfassend charakterisiert worden sei. So hätten sie erstmals Einblicke darin erhalten, wie das Wachstumshormon Gibberellin die Wuchshöhe der Pflanze auf molekularer Ebene kontrolliere, berichtete das JKI.

Die Aktivität eines Gens aus der Gibberellinbiosynthese werde in Roggen, der das Kurzstroh-Gen Ddw1 trage, deutlich gesteigert. „Wir konnten diesen Erkenntnisgewinn für die Entwicklung von neuen Selektionswerkzeugen nutzen, mit denen Ddw1 in Elitezuchtmaterial eingekreuzt werden kann“, erläuterte Dr. Bernd Hackauf vom JKI. Das sei zuvor mit dieser Präzision nicht möglich gewesen. Dem Bundesforschungsinstitut zufolge wollen die Forscher nun an einen zentralen Aspekt der „Grünen Revolution“ anknüpfen: Mitte des 20. Jahrhunderts hatte die Züchtung von sogenannten Halbzwergen beim Weizen zu einer enormen Ertragssteigerung geführt, unter anderem, weil kurze Halme deutlich schwerere Ähren tragen können, ohne umzuknicken.

„Beim Roggen wollen wir nun die entsprechende Kurzstroh-Ära einleiten. Die molekularen Daten zeigen, dass Ddw1 auch ein Schlüssel sein könnte, um die Dürretoleranz des Roggens zu erhöhen“, berichtete Hackauf.

Leistungsstarke Nachkommen

Die Züchtungsforscher am JKI haben mit ihren Projektpartnern das Gen Ddw1 in erste Saatelternlinien eingekreuzt. Im Sommer 2019 seien weltweit erstmals kurzstrohige Linien gewachsen, die das Ddw1-Gen reinerbig trügen. Kreuze man diese Saatelternlinien weiter, vererbten sie Ddw1 an ihre Nachkommen; deren Halme blieben aufgrund der dominanten Wirkungsweise von Ddw1 ebenfalls verkürzt, erklärte das JKI.

Über die Kreuzung mit genetisch verschiedenen Polleneltern hätten die Wissenschaftler nun einen Heterosiseffekt nutzen können: Würden reinerbige Elternlinien miteinander gekreuzt, liege die Leistung der ersten Nachkommengeneration zumeist deutlich über der ihrer Eltern. Auf diese Weise hätten die Forscher besonders leistungsstarke Nachkommen erstellt, die neben Kurzstrohigkeit weitere vorteilhafte Merkmale in sich vereinten, erläuterte das JKI.

„Leistungsstarke Hybriden mit hoher Mutterkornabwehr und verkürzten Halmen sollen die Nachhaltigkeit im Getreidebau erhöhen. Es kann auf chemische Wachstumsregler verzichtet werden, und die Energiekosten für Ernte und Trocknung reduzieren sich“, betonte Hackauf.

Um die Leistung der Züchtungen unter verschiedenen Klimaszenarien vorhersagen zu können, wollen die JKI-Forscher im Rahmen von „RYE-SUS“ das erste Wachstums- und Entwicklungsmodell für Roggen etablieren. Weitere Merkmale, denen sie sich widmen wollten, seien das Wurzelsystem sowie die genetischen und molekularen Grundlagen der ausgeprägten Winterhärte des Roggens.