Big Data

IPK Forscher verdoppeln Genauigkeit bei Vorhersage von Weizen-Erträgen

Forscher haben die Vorhersagegenauigkeit für Weizenerträge verdoppeln können

Angesichts sich stark wandelnder Umweltbedingungen und einer wachsenden Weltbevölkerung weiter für stabile Erträge bei Getreide wie Weizen zu sorgen, ist eine der zentralen Herausforderungen für Wissenschaft und Züchtung. Künftig wird es immer wichtiger sein, die Erträge einzelner Sorten in einem bestimmten Umfeld möglichst genau vorhersagen zu können.

Ein internationales Forschungsteam unter Führung des IPK Leibniz-Institutes hat dazu umfangreiche Datensätze zusammengetragen, aufgearbeitet und analysiert. Letztlich konnte mit Big Data die Vorhersagegenauigkeit für den Ertrag verdoppelt werden. Die Ergebnisse, die eine neue Ära für die Pflanzenzüchtung einläuten könnten, hat nun das Magazin „Science Advances“ veröffentlicht.

„Wir konnten auf den größten bisher publizierten Datensatz zurückgreifen, der Informationen aus fast einem Jahrzehnt Weizenforschung und -entwicklung enthält“, sagt Prof. Dr. Jochen Reif, Leiter der Abteilung Züchtungsforschung am IPK. Letztlich wurden Daten zu mehr als 13.000 Genotypen analysiert, die in 125.000 Ertragsparzellen geprüft wurden.

Zum Vergleich: In einem Zuchtprogramm werden jährlich Pflanzen in 20.000 Ertragsparzellen getestet. „Uns war klar, dass wir die Populationsgrößen erhöhen müssen, um letztlich belastbare Vorhersagemodelle für den Ertrag zu entwickeln“, sagt Prof. Dr. Jochen Reif, „deshalb hieß in diesem Fall wirklich einmal: ,viel bringt viel‘“.

Der Aufwand habe sich gelohnt. „Wir konnten in unserer Studie die Vorhersagegenauigkeit für den Ertrag verdoppeln.“ Das Forschungsteam nutzte dabei Daten aus den beiden früheren Projekten HYWHEAT und Zuchtwert sowie aus einem Programm des Saatgutherstellers KWS.

Prof. Dr. Jochen Reif ist fest davon überzeugt, dass es sich auszahlt, Big Data für die Pflanzenzüchtung und -forschung zu nutzen. „Wir haben letztlich an unser aller Zukunftsperspektive gearbeitet.“ Die jetzige Modellstudie habe eine Bedeutung, die weit über eine Kulturart hinausgehe und hoffentlich einen Kulturwandel in der Züchtung einläutet.

Letztendlich sei das auch die Eintrittspforte für die Nutzung Künstlicher Intelligenz (KI). „Die erfolgreiche Nutzung von KI steht und fällt auch in der Pflanzenzüchtung und -forschung mit sauberen und umfangreichen Daten. Unsere jetzige Studie ist für diesen Weg ein wichtiger Türöffner.“


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