Ein neues Werkzeug im Dienste der Pflanzenzüchtung

ACW begegnet somit den neuen Herausforderungen in Sachen wirtschaftlicher Wettbewerbsfähigkeit und Lebensmittelsicherheit. Diese neuen Technologien ermöglichen eine äusserst präzise Diagnose der natürlichen genetischen Vielfalt beim Sortenzüchtungsprozess.

Die Sortenoptimierung basiert auf der Nutzung vorhandenen, natürlichen genetischen Vielfalt. Sie beginnt mit der Wahl geeigneter Eltern und führt über die Vermischung von Genen zur optimalen Sorte, d. h. der Sorte, die alle gewünschten agroökonomischen Eigenschaften besitzt. Bei jedem Verfahrensschritt werden nur Individuen mit den interessantesten Eigenschaften zurückbehalten. Noch bis vor kurzem basierte die Zucht bei jedem Prozessschritt hauptsächlich auf direkten Beobachtungen der Pflanzen. Die beobachteten Kriterien werden jedoch stark von den Wechselwirkungen mit den Umweltbedingungen beeinflusst. Diese klassischen Beobachtungen werden weiterhin von sehr grosser Bedeutung sein. Dennoch erlaubt der Einsatz der Molekularmarker im direkten Zusammenhang mit der DNA, der Trägersubstanz der Erbinformation, Eigenschaften nachzuweisen, die mit den klassischen, visuellen Methoden nicht immer erkannt werden.

Molekularmarker sind spezifische DNA-Sequenzen, die die Präsenz eines Gens nachweisen. Sie sind spezifisch für einzelne Individuen oder einer Gruppe von Individuen. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Markern (morphologische und biochemische) sind sie Umwelteinflüssen nicht unterworfen und können zu jedem Zeitpunkt der Pflanzenentwicklung und bei jedem Organ beobachtet werden. Sie sind äusserst hilfreich bei der Sortenbestimmung, der Festlegung phylogenetischer Beziehungen und der markerassistierten Züchtung.

Für den Einsatz der molekularen Marker in der Züchtung gibt es zahlreiche Möglichkeiten. Diese Züchtungstechnologie ist zerstörungsfrei, benötigt wenig Pflanzengewebe und wird nicht durch die Umwelt beeinflusst. Sie ist besonders dann vorteilhaft, wenn sich die Auswertung der erforschten Eigenschaft als schwierig oder kostspielig erweist oder diese durch klimatische Verhältnisse oder Bodenverhältnisse (Trockenstress, Aluminiumresistenz, Auswuchsresistenz usw.) beeinflusst wird. Die Züchterin/der Züchter muss den Problemen oft zuvorkommen, indem zum Beispiel die Resistenz gegenüber Krankheiten in jenen Regionen verbessert wird, die vom Erreger noch verschont blieben. Da die künstliche Verbreitung des Erregers verboten ist, ist in einem solchen Fall die markergestützte Züchtung die einzige gangbare Möglichkeit zur Züchtung.

Seit rund zwanzig Jahren wurden beim Weizen zahlreiche molekulare Marker entwickelt. Dennoch bedarf es eines Technologiesprungs, um die erworbenen Kenntnisse der Gene bei ihrer Aufnahme in die Züchtungsschemen umsetzen zu können. Bei der Getreidezüchtung kommen molekulare Marker erst beschränkt zum Einsatz. In mehreren Projekten wird nun versucht, eine markergestützte und an die Züchtungsprogramme angepasste Methodik zu entwickeln. In Australien erfolgte die Anwendung dieser Technologie am schnellsten. Dort werden nämlich routinemässig molekulare Marker zum Nachweis nematodenresistenter Linien verwendet. In den USA nahmen im Jahre 2005 vier Genotypisierungszentren ihre Tätigkeit auf. "Céréales Vallée", eine neue, im Dezember 2005 in Frankreich gegründete Vereinigung, die sich aus Industrieunternehmen, Forschungsinstituten sowie öffentlichen und privaten Bildungseinrichtungen zusammensetzt, beabsichtigt die Lücke zwischen Genomik und Züchtung zu schliessen. In den vergangenen Jahren wurden in anderen Ländern Europas, sowie in Kanada, in Indien und in China, um einige Beispiele zu nennen, ähnliche Projekte in Angriff genommen.

Im Getreidezuchtprogramm an der ACW startete der Markereinsatz mit einer Anpassung der bestehenden Methoden an die Bedürfnisse und die vorhandenen Ressourcen. Dabei geht es vor allem darum, die bestehenden Forschungsprojekte zu berücksichtigen. In einem ersten Schritt sollen nun Marker zur Verbesserung der Resistenz des Weizens gegenüber Pilzkrankheiten (Fusariose, Braunfleckigkeit und Rost) eingesetzt werden. (ACW)