Weizenzüchtung Fragen und Lösungsansätze aus Sicht der Praxis ergänzend zu den Folien von H. Bürstmayr Spezielle Pflanzenzüchtung – 05_A_Weizenzüchtung VL – HB S. 61-129 Franziska Löschenberger seit 1995 Weizenzüchterin bei der Saatzucht Donau GesmbH&CoKG in Probstdorf www.saatzucht-donau.at Die Eckpfeiler der Züchtung: • Schaffung von Variabilität Weizen in Probstdorf seit 20 Jahren ausschließlich durch Kreuzungszüchtung! Mutation (durch IFA - Tulln) – 1 Sorte behandelt - erstmalig bei SZD am Feld 2013 Frage: welche Eltern? maternale Effekte?-> Kreuzungsplanung ist wesentlich! • Selektion - was in welcher Generation? Feldselektion – Laboranalysen – Marker gestützte Selektion - Genomische Selektion – Statistik! • Vermehrung und Erhaltung Weizen ist kein 100%-iger Selbstbefruchter! Probleme bei heißer Witterung und Stress; genotypische Unterschiede in der Offenblütigkeit / Neigung zu Fremdbefruchtung Verweise auf die Vorlesungsunterlagen von Hermann Bürstmayr (HB – VL – Folie – Nr. in blau) Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 1 Die grüne Revolution bei Weizen • 1943 -Rockefeller Foundation und Regierung von Mexiko gründen das “Office of Special Studies” • 1944 - Norman Borlaug beginnt in der Weizenzüchtung • 1963 – Borlaug fährt nach Indien – bringt Saatgut aus Mexiko nach Indien und Pakistan • 1966 - CIMMYT wird gegründet – Borlaug wird Direktor des Weizenprogramms • 1978 – Nobelpreis für Norman Borlaug • www.cimmyt.org www.wheat.org CGIAR – Consultative Group on International Agricultural Research • „Gene der grünen Revolution“ o Rht – Gene „Reduced height“ o (VL – HB – S. 112) Erhöhung der Standfestigkeit und des HI (Harvest Index) - > ermöglichten höhere N Düngung -> massive Ertragssteigerungen; Indien Selbstversorger bei Weizen o 1B/1R – Translokation: (VL – HB – S. 63) o Auf dem Roggenchromosomenschenkel sitzen mehrere Resistenzgene: o Pm8, Lr26, Yr9 , Sr31 – diese Gene sind alle schon durchbrochen o Hinweise auf besseres Wurzelsystem von 1B/1R – Sorten -> Trockenresistenz o aber: mangelhafte Backqualität – Secaline anstatt Gluteninen auf Chr. 1B mit Proteinelektrophorese oder molekularen Markern nachweisbar (VL – HB – S. 101) o Photoperiodische Insensitivität – ermöglichte „Shuttle-breeding“ Nord-Süd Grüne Revolution Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 2 Die grüne Revolution bei Weizen In vielen Ländern wurde der Hunger erfolgreich bekämpft Indien = weltweit drittgrößter Weizenproduzent nach EU-27 und China • Kritikpunkte: – Verdrängung von lokalen, stressresistenten Sorten und Landrassen – Einengung der genetischen Vielfalt – Sorten vorwiegend für Bewässerung und hohen Input geeignet negative Umweltfolgen: z.B. Stickstoff - Auswaschung – Kurzstrohgene Rht-B1b und Rht-D1b sind Giberellinsäure-insensitiv negativer Effekt auf Koleoptilenlänge und Triebkraft – negative Effekte der Kurzstrohigkeit auf Fusariumtoleranz • Neue Ansätze: http://www.icarda.org/second-green-revolution http://ccafs.cgiar.org/bigfacts/#theme=mitigation – Integrierte Ansätze – den ganze Betrieb einbeziehen – auch Strukturaspekte und soziale Aspekte interdisziplinär – Politik – Landfrauen – Trockenresistenz - Schwerpunkt - ärmere Landwirte in Trockenregionen Grüne Revolution Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 3 Saatzucht Donau – Trial locations Austria Variety registrations in Austria – 2003 -2014 Winter wheat – Saatzucht Donau Green = SZD program 2003 ANTONIUS ASTARDO GLOBUS FALKETTO 2004 LUKAS AUROLUS PIRENEO 2005 2006 2007 PHILIPP BITOP BLASIUS STEFANUS RAINER JENGA VITUS MULAN PAPAGENO 2008 2009 2010 MIDAS VULCANUS LUCIO LUKULLUS FULVIO SAILOR PANNONIKUS ARNOLD BALATON PEDRO FIDELIUS HENRIK IMPULSIV PEPPINO YELLO 2011 ANGELUS TOBIAS RICHARD JUSTINUS ROSSO (ES) SKORPION 2012 ALBERTUS ADESSO LAURENZIO PLINIUS 2013 2014 ALFREDO MESSINO ROLAND CERASO GREGORIUS (ES) DOMINIKUS FLORENCIA FRISKY SIEGFRIED 5 73 SZD Winter wheat variety registrations out of Austria 2003-2015 Ungarn Slowenien Kroatien Tschechien Slowakei Serbien DUNAI (03) SOISSANA (04) SOISSANA (04) HELMUT (08) BALATON (08) BALATON (08) SIXTUS (03) DUNAI (05) VALERIUS (05) FABIUS (13) RAINER (08) KOMAROM (09) TACITUS (09) GALLUS (09) CORNELIUS (05) ANTONIUS (05) AGILANA (05) BITOP (05) VALERIUS (05) TACITUS (09) PANNONIKUS (10) MIDAS (12) GALLUS (10) AMICUS (12) BALATON (06) BALATON (08) CORNELIUS (09) BICALLA (06) GALLUS (10) MIDAS (10) GALLIO (13) HUBERT (11) KOMAROM (08) ANTONIUS (10) WENZEL (08) FIDELIUS (11) KOMAROM (10) MIDAS (11) LUKULLUS (11) VULCANUS (08) MIDAS (09) AMICUS (12) KOMAROM (11) RAINER (09) AMANDUS (13) FULVIO (13) GALLIO (13) FIDELIUS (11) AMICUS (12) JUSTINUS (13) GALLIO (12) TAMINO (14) UBICUS (13) Ukraine Schweiz Polen Frankreich Litauen Kanada Türkei FIDELIUS (12) RAINER (11) FIDELIUS (10) ANTONIUS (05) FIDELIUS (13) BALATON (11) MIDAS (14) TACITUS (12) TACITUS (13) GALLUS (14) MIDAS (14) BALATON (14) LUKULLUS (14) PANNONIKUS (14) AMANDUS (13) OCTAVUS (13) TAMINO (13) BALITUS (14) GAUDIO (14) GUIDO (14) 6 Stammbaum in Probstdorf gezüchteter Winterweizen rot= Probstdorfer Sorten; Eintragungsjahr, Land und Qualitätsgruppe Purdue 5517 Extrem 1967 (7) Bezostaja 1 grün= SZD Sorten, Eintragungsjahr, Land und Qualitätsgruppe (Q) Diplomat (7) Artemovka Neuhof 1 Bezostaja 1 Mexico 40 HP 35719 Pokal 1980 (6) Kavkaz 1RS Perlo 1978 (8) Sava Format Merlin Extrem 1967 (7) Agron 1980 (8) Karat 1977 (7) Diplomat (7) HP/Extrem Monopol Martin 1983 (8) Kranich (1) Amadeus 1986 (8) +/-1RS Kronjuwel (4) 1RS P 9928, 9128 Expert 1987 (8) Capo 1989 (7) und Schwestern P 9094, P 9097 Leopold 1993 (7) Severin (9) Georg 1993 (8) NR 167/86 F1 Titus Perlo Monopol x P837 Josef 1993 (7) Carlo 1999 H Carolina 2001 H Aurus Maris Huntsman Stefanus A05 (7) P 9130 Fabula 2002 H Carolus (8) Sixtus 2003 H Monopol Soissons Titus (3) Tambor 9424 Antonius (8) A03, Alidos 9217 Ares (5) Philipp 2005 (7) Astardo 2003 (8) Bitop 2004 H, 2006 A Farmer (7) Cato Pireneo 2004 (8) F08 3210 Achat 1997 (7) Granat 2000 (7) Caribo (4) Saturnus (7) A00, H02 Valerius 2005 HR Aurolus 2004 (6) Oracle Victo Lukas 2004 (7) Furore 1998 A (7) 2000 H Dunai 2003 H Enno Soissana 2004 SLO + HR NS 97/132 Cornelius 2005 H Ludwig 1997 (7) AT, D, H, PL, CZ, HR,SLO Altos Komarom 2008 H Pegassos Stamm Vitus Dream Rainer (6) A06, SK08, Elternmix H09, CH11 Balaton (3) H06, A08, SLO08, SK08, CDN11, UKR 14 Blasius 2007 A (7) Laurenzio A12 (7) Pannonikus (7) A08, SK10, UKR 14 Fidelius (3) A08, H11 Lukullus A08 (7), UKR 14 Midas (7) A08, H09, HR09, SK10, SRB12, TR 13, UKR 14 Tamino H 2013, SK 2014 Balitus H14, RO 14 Tacitus SK09, LT13 Apache Peppino 2008 (7) Gallio H12, Impulsiv Gaudio 2008 A H 2014 (9) SK13 Adesso (8) A12 Globus Abbot Wenzel H08 Arnold (8) A09 Stamm Tobias (8) A11 Angelus(7) A11 Lucio A10 (7) Mulan Messino (7) A 2014 Fulvio (7) A09, SK13 Vulcanus (7) A09, H08 Amicus H12, SRB12 Albertus (9) A12 Guido H 2014 Mv Walzer Roland (7) A 2013 Schaffung von VariabilitätKreuzungsplanung • Entscheidender Faktor zum Gelingen eines Zuchtprogramms! – erfolgreiche Kreuzungen – „Gebrauchskreuzungen“ Beste x Beste Spannungsfeld: * Einengung der genetischen Variabilität * Einbringen neuer Gene (Pre-breeding -> Unis, Institute!) * Verbot oder Erlaubnis zum Kreuzen – MTA = „Material Transfer Agreements“ Wie finde ich die richtigen Geniteure? 1. 2. 3. 4. 5. Beschreibende Sortenlisten (www.ages.at) (www.bundessortenamt.de)(www.arvalisinstitutduvegetal.fr) Wertprüfungsdaten aus verschiedenen Ländern Internationale Ringversuche (CIMMYT,.. private Ringversuche, Ringtests im Rahmen von Forschungsprojekten) Züchteraustausch von Linien zur Prüfung und Vertretung Eigene Internationale Versuchsserien (u.a. in Projekten) Schaffung von Variabilität - Kreuzungsplanung Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 8 Welche Merkmale sind wichtig? ergänzend VL – HB – S. 98 • Merkmale, welche im Zielgebiet / in den Ziel-Umwelten eine Rolle spielen – praktisch: in Wertprüfungen untersucht werden – in Österreich sehr umfassende Wertprüfung (www.ages.at) - > http://www.baes.gv.at/pflanzensorten/oesterreichische-beschreibendesortenliste/getreide/winterweizen-winterweichweizen/sortenbeschreibung-winterweizen/ Merkmale Österreichische Beschreibende Sortenliste (ÖBSL): 17 agronomische Merkmale: VERGILBUNG ZUM SCHOSSEN AUSWINTERUNG (FROST) ÄHRENSCHIEBEN REIFEZEIT (GELBREIFE) WUCHSHÖHE LAGERUNG AUSWUCHS VIRÖSE VERZWERGUNG (BYDV, WDV) MEHLTAU BRAUNROST Merkmale ÖBSL GELBROST SCHWARZROST SEPTORIA NODORUM (BLATTFL.) SEPTORIA TRITICI - BLATTDÜRRE DTR - BLATTDÜRRE ÄHRENFUSARIUM KORNERTRAG - TROCKENGEBIET KORNERTRAG - ÜBRIGE LAGEN Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 9 Welche Merkmale sind wichtig? ergänzend VL – HB – S. 98 Fortsetzung: Merkmale Österreichische Beschreibende Sortenliste (ÖBSL): 16 Qualitätsparameter: TAUSENDKORNGEWICHT HEKTOLITERGEWICHT MEHLAUSBEUTE KORNHÄRTE (GRIFFIGKEIT) ROHPROTEIN FEUCHTKLEBER QUELLZAHL Q 0 SEDIMENTATIONSWERT FALLZAHL WASSERAUFNAHME (Far., Ext.) TEIGSTABILITÄT (Far.) TEIG-QUALITÄTSZAHL (Far.) TEIGDEHNLÄNGE (135 min) DEHNWIDERSTAND (135 min) TEIGENERGIE (135 min) RMT-BACKVOLUMEN --> BACKQUALITÄTSGRUPPE Merkmale ÖBSL Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 10 Negative Beziehung zwischen Ertrag und Proteingehalt -- > Korrelationsränder beachten! Qualitätsweizen Gruppe 7 – 9 (ÖBSL 2013) Arnold (Q8) Albertus (Q9) Erla Kolben (Q9) Zulassung 1961) Tobias,Pireneo (Q8) Lukullus (Q7) Laurenzio (Q7) 1=hoch Proteingehalt Midas (Q7) Atrium (Q7) Ertrag 1= hoch Merkmale ÖBSL Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 11 2 1 1 5 5 3 6 7 8 8 7 2 2 4 2 2 3 2 6 4 7 7 7 7 4 2 3 5 3 3 3 5 3 4 6 2 7 5 7 4 3 1 3 2 6 5 4 3 5 4 5 6 6 5 3 3 6 3 3 5 5 2 3 6 2 7 5 7 3 3 2 3 4 3 5 5 3 4 6 3 6 5 6 3 5 3 5 1 3 4 1 2 2 6 2 6 6 6 2 6 3 1 6 1 2 1 7 1 2 2 6 6 6 4 HÄRTE PROT KL% * Beschreibenden Sortenlisten ! - zusätzliche Merkmale ! • Daten aus eigenen Versuchen • Ringtests • + molekulare Markerdaten! AL_PL 5 AL_W 3 KORN 4 ERTRAG WEST 5 ERTRAG OST 4 BACKVOL 6 PROM.BON FUS 4 E_E SEP_TRIT 6 DW SEP_NOD 2 Einstufung von Kreuzungseltern augrund Daten aus: DL HTR 1 Far.QZ SR 4 F_Stab GR 5 H20 BR 2 FZ MT 3 ZEL LAG 2 SDS WUH 3 MEHLAB 3 PEDIGREE NS-40-S ÄS MV09-09 4 HLG Midas BESTO Lukullus 5 TKG Gallio WUFO Fidelius VIGOR Amandus K K G K G G G G G WINT Aprilio K/G PEDIGREE AMICUS Basis der Kreuzungsplanung: AMICUS 5 3 3 5 5 4 3 3 2 6 2 2 4 2 2 2 4 2 5 3 2 Aprilio 5 5 5 7 7 7 5 7 4 7 7 7 5 3 7 6 7 1 1 5 3 Amandus 2 4 6 3 6 5 5 6 5 5 7 5 6 6 7 7 6 1 4 2 6 3 Fidelius 3 5 4 2 8 7 5 5 4 6 7 7 7 3 5 7 7 2 5 3 6 6 Gallio 3 3 3 3 4 2 4 3 3 2 3 3 4 3 2 1 2 3 8 2 2 3 Lukullus 3 2 2 4 4 3 3 2 3 4 2 2 3 4 2 3 4 3 4 1 3 3 Midas 3 3 3 3 5 5 3 3 3 5 4 4 4 5 3 3 4 2 3 1 5 3 MV09-09 6 5 6 7 5 6 7 6 4 7 8 8 8 8 8 8 NS-40-S 5 4 5 3 8 8 5 3 8 4 5 5 5 5 5 5 6 4 Schaffung von Variabilität - Kreuzungsplanung 4 3 Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 12 Kreuzung von Qualitätsweizen mit sich ergänzenden Eigenschaften z.B.: Kreuzung D294 im Jahr 2002 – > Zulassung Adesso 2012, Alfredo 2013 Kreuzungsplanung mit APS (ÖSL) der Eltern Altos x Astardo Adesso (APS in ÖSL) Alfredo (APS in ÖSL) 9 BQG(8,7) 8 Wuchshöhe A s ta r d o - A P S 7 (6,7) Auswuchs (5,4) 6 Fallzahl , Lagerung (4; 2,5) Reife,Ertrag(2,4) (7,3) Auswinterung (2;2) 5 Ährenschieben (3,6) 4 M ehlausbeute(5,5) 3 BRST, P ro t, Kl% 2 Q0,Sedw,E-Ext,BVOL DL - Ext (2,2) (2,1,1,2) (4,2,5,3) 1 0 0 1 2 3 4 5 6 (5,3,3) (3,3,3) 7 8 Altos - APS Transgression: Ährenschieben, Sedimentationswert, Energie im Extensogramm, Ertrag Transgression: Standfestigkeit, Ertrag Schaffung von Variabilität - Kreuzungsplanung Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 13 wichtig: Pedigree- Information zu den Kreuzungseltern Analyse der genetischen Distanz aufgrund molekularer Markerdaten; z.B. „Genotyping by Sequencing“ oder SNP-arrays (Illumima, Affymetrix) Berechnung von „Superior Progeny Values“ aufgrund genomischer Daten für die Kreuzungsplanung (Ametz, Diss BOKU 2015) Schaffung von Variabilität - Kreuzungsplanung Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 14 Superior progeny value • Proposed by Zhong and Jannik (2007) • Linear combination of the mean of the progeny of a cross and their standard deviation Ametz, 2015 15 Ametz, 2015 16 Mean progeny Marker effects of the GS model Genotypes GEBV P1 P2 MP (-1 + 0)/2=-0.5 Ametz, 2015 17 SPV • SPV = µ + iσ • Same SPV can result from different combinations of mean and sd – SPV1: 2.257665 = 0.52 + 1.4*1.241189 – SPV2: 2.257665 = 1.20 + 1.4* 0.755475 → Tradeoff between safe and potential performance Ametz, 2015 18 References • Zhong, S. and Jannink, J.-L. Using quantitative trait loci results to discriminate among crosses on the basis of their progeny mean and variance. Genetics, 177(1):567–76, 2007. • Endelman, J. B. Ridge Regression and Other Kernels for Genomic Selection with R Package rrBLUP. The Plant Genome Journal, 4(3):250, 2011. Ametz, 2015 19 Kreuzungsplanung - Selektion – Wissen um die Physiologie: ergänzend VL – HB – S. 99 Sink: - Ähre: Kornzahl pro Ähre x Tausendkorngewicht – leicht zu selektieren! - Anzahl Triebe pro Pflanze - Bestockungsneigung – weiteres Selektionsmerkmal - > nicht der grundlegend limitierende Faktor (doch für die Selektion wichtig!) Source: - hier liegen Limitierungen – z.B. Photosynthese-Effizienz (C3) Ansätze: Chlorophyllmessungen, Nah-Infrarot Methoden – Spectral Imaging.... Partitioning: Translokation der Nährstoffe aus Wurzel, Halm, Blatt, Spelzen... -> Korn Yield potential = Light Interception x Radiation Use Efficiency x Harvest Index 20 Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger Fig. 2 aus: Reynolds et al 2011 Journal of Experimental Botany 62: 439-452 Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger Wichtig – ständige Analyse des Zuchtverlaufes - -> Verbesserungen Frage: Einfachkreuzung oder Dreiwegekreuzung? Winterweizensorten der Saatzucht Donau Kreuzung Jahr/Code 1996 X 1997 Y 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Anzahl davon mit F1 Anzahl Sorten Kreuz- (=Dreiwegepro Kreuzungsungen Krzg) % jahrgang % Bemerkung 185 50 27 1 0,005 219 55 25 6 0,027 1997 + 1998: ein sehr erfolgreicher Elter eingekreuzt! Z A B C D E F 250 245 565 678 461 678 630 54 82 83 303 116 176 222 22 33 15 45 25 26 35 13 1 2 2 3 4 5 2005 G 2005 G Gesamt 939 865 4850 212 405 1758 23 47 36 5 ? 42 0,052 erstes Jahr mit "EDV-Kreuzungsplanung" 0,004 0,004 0,003 Aus dem Kreuzungsjahrgang 2005 sind 0,007 0,006 zwei weitere Sorten im Wertprüfungsverfahren 0,008 0,005 ? 6 Linien in div. Wertprüfungen + 3 Linien 0,009 -- > Resultat: ca. 1 Sorte pro 100-200 Kreuzungen bis 2014 alle Zulassungen aus Einfachkreuzungen! Aufgrund dieser Analyse mache ich seit meiner ersten Vorlesung 2013 nur mehr Einfachkreuzungen Kreuzungen – Analyse der Ergebnisse Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 21 Wichtig – ständige Analyse des Zuchtverlaufes - -> Verbesserungen Frage: Eigenes oder fremdes Zuchtmaterial einkreuzen? SZD WW-Kreuzungen von 1996 bis 2003: 3281 SZD-Sorten Zulassungen 2005-2012 ExE gesamt 29 Sorten 2 Sorten 19 Sorten 8 Sorten ExF+FxE FxF gesamt 25 Sorten ExE vgl. erweitert nach Hänsel: Probstdorfer WW Sorten 1953 - 1997 2 Sorten 18 Sorten 5 Sorten E x F, F x E FxF Anzahl Winterweizenkreuzungen 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 936 678 678 565 865 702 630 605 656 605 591 490 461 250 245 185 219 Jahr Kreuzungen – Analyse der Ergebnisse Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 22 Selektion Zuchtschema Auswirkung auf die Umfänge Prozent brauchbare Genotypen Genorte F2 F3 F4 5 10 24 5,6 10 0,9 21 0,24 0,01 6 0,32 für Selektion nötige Umfänge = ca. 2,5x DH F2 F3 DH 3 0,10 11 44 26 275 80 2560 1051 48357 5242880 0,0006 0,00005 Übliche Umfänge pro Kreuzung: (Zuchtschemata VL-HB-73-85) F2–Ramsch -> Einzelkornsaat (EKS) in F3 ca.1000–2000 EP (Einzelpflanzen) F2 – Ähren aus Ramsch geschnitten -> ohne Kornselektion als F2-ÄNKS in F3-Reihen Umfänge insgesamt Weizenzuchtprogramm Probstdorf: F2-ÄNKS ca. 25.000 angebaut -> sel. 10% ca. 25.000 F3 – Ähren geschnitten (~2500 x 10Ä)-> strenge Kornselektion F3-ÄNKS ca. 15.000 angebaut in F4-> ca. 2500 geerntet -> ca. 2000 angebaut in F5 Selektion – Zuchtschema Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 23 The „fastest possible“ conventional Breeding scheme for winter wheat at SZD 1st year Winter Crossing F1 2nd year F2 3rd year 4th year 5th year (AxB) or (AXB)xC Hybridgeneration in Chile Planted after vernalisation and/or sown early in spring Grown in field crossing block and in greenhouse Änderung zu VL – HB S. 84: F2 als ÄNKS! Reselektion ab F4 Single ears are cut Single ear rows in block: scoring of heading, disease resistance; field and grain selection 9 ears are cut from each selected row F3 Single ear descendants in block with double row units; scoring of heading, diseases etc. grain selection; TKW; quality analysis F4 F5 threshed yield 6th year parents F6 unreplicated yield trials ears ears OBS - First yield trial in Austria in standard design OBS Turkey + 2 loc. OBS AT; for yet less homogeneous materials: retest only in Austria and retrieve new lines (2 additional years needed) YOUNG TRIAL: 9 locations for yield and quality test; ears as 30 double rows in block single ears are cut in 4 marked rows 4 sublines PRECOMMERCIAL WHEAT TRIAL: 18 location replicated yield test plus block small multiplication (klV) and elite line retrieval (SE-Block); yield and quality test of sublines in Austria; if not yet homegeneous: 2 additional years needed 7th year F7 marked rows : 9 single ears are cut before sickling the double rows; Resown: 6 Double-rows DNA sampling for GS ears in block for reselection SE-Block replicated yield trials 8th year 9th year 10th F8 F9 year F10 klV klV 1st year of official trials material continues yield testing in Austria; sometimes subline selection; delivery to additional partners for testing 2nd year of official trials 3rd year of official trials Variety registration klV klV klV + SE continue as before; Additional large multiplication, approx 0,5 ha SE for promising varieties large multiplication on several hectares 24 Breeding scheme with DH (doubled haploids) in Winter wheat year 1 A x B or (A x B) x C Cross Winter Hybrid generation F1 parents in greenhouse at Probstdorf or in field in crossing block in greenhouse as „anther donor plants“ important: slow and optimal growth conditions to have strong plants year 2 DH1 anther culture, regeneration of plants, vernalisation at 4°C, planting to soil in pots, ploidy analysis, partly treatment with colchicine; in october: planting to the field year 3 DH2 DH‘s – single plants in the field harvest: up to 12 good spikes per single plants Plant descendents in block sowing: “DH-Blocks “ awned and awnless material is separated 1 m2 at Probstdorf and 0,5m2 for observation at AUM+WEIK field selected lines: harvest ; graincore Analysis: TKW, Protein, SDS-Sedimentation, FN year 4 DH3 Block 1 harvested seed year 5 3 locations yield trial – each one replication aditional observation plots for disease resistance to fusarium head blight and yellow rust diverse Q-Analysis from harvested material DH4 harvested seed year 6 DH5 ears klV (+year 7) 3 Jahre offizielle Wertprüfung (WP) Zulassung nach 8 Jahren Doppelhaploide Test on up to 10 locations (YOUNG) or 18 locations (PRECW) Block for maintenance breeding or small multiplication plots for seed production for official test Erhaltungszüchtung (für Homogenität) und Vermehrung wie bei modifizierter Pedigreezüchtung! jedoch: Testung von Sublinien fällt weg! Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 25 Doppelhaploide - DH ergänzend zu VL – HB – S. 78-79 Stand der Technik der letzten 2 Jahrzehnte bei Weizen = Mehrzahl der Züchter machte Weizen – Mais – Technik („wide cross + embryo rescue“) neu: Rück-Umstieg auf die Antherenkulturmethode (z.B. SU-Biotech GmbH in Gatersleben) Vorteile der Antheren- oder Mikrosporenkultur gegenüber Weizen-Mais-Bestäubung: große Anzahl an Mikrosporen –> hohe theoretisch mögliche Ausbeute Doppelhaploide Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 26 in vitro anther culture – transfer to regeneration medium planting doubled haploids to the field Okt 13th, 2010 Um Vermischungen zu vermeiden: Gesicheltes in - Plastikwannen - in Säcken - in Dreieckstüchern Transportieren Zuchtschemata: VL – HB – 73-85 29 Methoden der praktischen Getreidezüchtung nach Schachschneider 2012* (mit %) "klassische" Neuzüchtung von Sorten: Vorzüchtung/Ausgangsmaterial: Selektion mit molekularen Markern: Transgene Eigenschaften (GVO): 85-95% 3-10% 0-10% 0-5% Welche Eigenschaften können nicht aus dem arteigenen Genom heraus rekombiniert werden? Herausforderung Erhaltungszüchtung: ca. 15-30 % der Arbeit! - auf Basis von Ährennachkommenschaften Schema VL – HB S. 85 - auf Basis von Einzelpflanzen-Nachkommenschaften (schneller! -in Frankreich üblich) Spaltendes Material –> homogenisieren, reselektieren Nicht mehr spaltendes Material: Vermischungen, Fremdbefruchtung! DUS – Kriterien müssen erfüllt werden – jedoch: eine gewisse Heterogenität in der Sorte kann diese stabiler machen -> Mehrliniensorten Probstdorfer Sorte Perlo: 4 Linien, welche separat erhalten wurden 1990 - er Jahre: Die DUS wurde strenger (Internationalisierung, CPVO). Dies führte zu einem höheren Anteil an Ein-Liniensorten. Die Registerprüfung dauert 2 Jahre und beginnt in WP 2. Muster der WP1 der Einsendung werden der WP2 gegenübergestellt und auf Beständigkeit geprüft. Oftmals wird in WP1 noch nicht völlig sauberes Material geprüft, dies verschafft einen wichtigen Zeitvorsprung. -> Vorteil einer 3-jährigen Wertprüfung (≠Frankreich 2 Jahre) * Schachschneider 2012 - http://media.repro-mayr.de/94/543694.pdf Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 30 Botanische Sortenbeschreibung Sorte Albertus Zulassung Dez. 2012 * CPVO=Community Plant Variety Office -> EU - Sortenschutz * DUS – Registerprüfung Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 31 DUS – Distinctness- Uniformity-Stability Registerprüfungs – Merkmale - Beispiel DUS – Registerprüfung Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 32 DUS – Distinctness- Uniformity-Stability Registerprüfungs – Merkmale - Beispiel DUS – Registerprüfung Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 33 DUS – Distinctness- Uniformity-Stability Registerprüfungs – Merkmale - Beispiel DUS – Registerprüfung Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 34 Selektion – welches Merkmal wann? • Merkmale mit hoher Heritabilität: – Wuchshöhe – Ährenschieben / Reifezeit – Ährenmerkmale – Ährenfertilität (Kornzahl/Ähre) – Kornmerkmale: Kornfarbe, Kornform, Tausendkorngewicht möglichst früh selektieren • Merkmale mit geringer Heritabilität (Ertrag): Frühe Abtestung von Ertrag und Qualität gemeinsam + genomische Selektion GS Heterosiseffekte und Aufmischeffekte bei noch spaltendem Material die „Brauchbaren“ werden gefunden die „Unbrauchbaren“ werden eliminiert! • K.O. – Merkmale – wo möglich vor der Ertragsprüfung und vor der GS selektieren! z.B. Mindestqualität wie HLG; Fallzahl Mindestmaß an Krankheitstoleranz In ganz jungen Generationen „Wahrscheinlichkeiten verschieben“; „Brauchbare“ anreichern Herausforderung: Optimierung des Zuchtschemas mit genomischer Selektion Kosten/Nutzen: GS kostet so viel wie 1-2 Parzellen! DUS – Registerprüfung Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 35 What is genomic selection A new method of marker assisted selection (MAS) MAS Single markers associated with single large effects GS Many markers including those with little effects Two stage approach 1. Identify QTL 2. Estimate effect Identification and estimation of marker effects simultaneously Jannink, Jean-Luc, Aaron J. Lorenz, and Hiroyoshi Iwata. "Genomic selection in plant breeding: from theory to practice." Briefings in Functional Genomics 9.2 (2010): 166-177. Ametz, 2015 How does it work • “GS is a statistical approach that utilizes all available genome-wide markers simultaneously to estimate breeding values or total genetic values.” Kumar, Satish, et al. "Towards genomic selection in apple (Malus× domestica Borkh.) breeding programmes: prospects, challenges and strategies." Tree Genetics & Genomes 8.1 (2012): 1-14. Heffner, Elliot L., Mark E. Sorrells, and Jean-Luc Jannink. "Genomic selection for crop improvement." Crop Science 49.1 (2009): 1-12. Ametz, 2015 Boniturschemata VL – HB – S. 114-123 Wichtige Krankheiten anschaulich mit Fotos! http://www.cost860.dk/publications/handbook/ Mehltau – Bonitur AGES 2002: Methodenbuch Sortenwertprüfung Merkmale - Selektion Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 38 Ankara – at Cimmyt station 1.6.2011 – yellow rust differentiation SZD Zuchtstation Reichersberg – Anton Neumayer führt jährlich künstliche Inokulationen mit Gelbrost- und Fusarium an 0,5m2 Beobachtungsparzellen durch wichtig: ein Feld nahe dem Inn umgrenzt von Auwäldern – dadurch mit natürlicher hoher Luftfeuchtigkeit 40 Labor - Auswuchstest : Fallzahl: Aktivität der Alpha-Amylase 62 sec.=Minimum 450 sec. = extrem hohe Fallzahl weitere Qualitätsuntersuchungen siehe VL – HB – S. 101-108 bei zu guten Werten keine Diefferenzierung und lange Analysendauer! Merkmale - Selektion Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 41 Möglichkeiten für eine Hybridzüchtung bei Weizen ergänzend VL – HB – S. 86-90 Schachschneider 2012 - http://media.repro-mayr.de/94/543694.pdf / Weizenzüchtung Fragen aus der Praxis - F. Löschenberger 42 Sechs neu eingetragene Hybridweizen in Frankreich. 25.01.2013 • • • • Saaten-Union Die hat sechs neue Hybridweizensorten eingetragen. Drei dieser Sorten - Hyfi, Hyrise und Hypod - werden ab 2013 auf den Markt kommen. Nach Angaben des Saatgutunternehmens zeichnet sich der frühe Brotweizen Hyfi durch sein hohes Ertragsniveau und seine breit abgesicherte Gesundheit aus. Der sehr geringe Unterschied in der Ertragsleistung zwischen "behandelten" und "nicht behandelten" Flächen vereinfacht die Modifizierung der Fungizidprogramme. Hyrise und Hypod sind sehr ertragsstarke, robuste Qualitätsweizen mit hoher Backqualität. Nach Angaben der Saaten-Union ist die späte Weizensorte Hyrise besonders gut für eine frühe Aussaat im Norden Frankreichs geeignet. Der mittel-späte, gelbrostresistente Hypod stellt sein optimales Ertragspotential dagegen in den nördlichen Küstenregionen unter Beweis. Drei weitere, erst vor Kurzem eingetragene Hybridweizen, durchlaufen zurzeit zusätzliche Versuche bei Vertriebsunternehmen: Hyspeed, ein für die südfranzösischen Märkte geeigneter QualitätsBrotweizen, sowie Hyxtrem und Hylux, die für die nördlichen Regionen eingetragen sind. Die beiden letztgenannten Sorten weisen ein bemerkenswertes Verhalten gegenüber Fusariosen auf. Die Vorzüge dieser neu eingetragenen Sorten bestätigen die Überzeugung der Saaten-Union, dass Hybridweizen geeignet sind, die Herausforderungen der neuen Landwirtschaft anzunehmen. Die Landwirte haben diese Vorzüge registriert, denn für 2013 sind bereits knapp 200.000 ha mit Hybridweizen bestellt. Hybridweizen Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 43 DuPont Pioneer - Ein weiterer Riese investiert in Hybridweizen 20.05.2013 • • • • Nach Syngenta und Bayer beabsichtigt nun auch DuPont Pioneer Hybridweizen zu entwickeln. Das Unternehmen DuPont hatte 2002 seine Hybridweizensparte abgegeben und einige Jahre später das einzige zurzeit zugelassene Gametozid, Croisor®, an die deutsche Züchtergruppe Saaten-Union verkauft. Mit der Ankündigung eines zukünftigen Forschungs- und Entwicklungsprogramm für Hybridweizen macht DuPont Pioneer diese Entscheidung nun wieder rückgängig. Die Wissenschaftler von Pioneer erklärten, ein zuverlässiges und rentables WeizenHybridisierungsverfahren entdeckt zu haben, dass Hybridisierungen in großem Umfang ermögliche. Es basiere auf Plattformen für genetische Hybridisierungen, die im Verlauf der letzten 20 Jahre von DuPont-Pioneer entwickelt wurden. DuPont Pioneer hat bereits die erste von insgesamt fünf Entwicklungsphasen eingeleitet, nach denen das Verfahren für Forschungs- und Entwicklungsprogramme des Konzerns verläuft. Wie bei seinen wichtigsten Mitbewerbern, Syngenta und Bayer, werden die ersten verkaufsfähigen Weizenhybriden frühestens in 10 Jahren auf den Markt kommen. Hybridweizen Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 44 Neue Züchtungsstation für Hybridweizen 23.07.2013 • Bayer CropScience kündigte vor rund einem Jahr den Erwerb einer Versuchsstation in Frankreich an, um dort Hybridweizen zu entwickeln. • Dieses Anliegen ist mittlerweile umgesetzt, denn die neue Züchtungsstation für Hybridweizen wurde am 19. Juni 2013 eröffnet. Die Station, die bei Milly-la-Forêt (91) liegt, wurde von RAGT Semences übernommen. • Durch die Konzentration auf Hybridweizen innerhalb der Weizenzuchtprogramme bestätigt Bayer den Stellenwert, den der Konzern dieser innovationsfähigen Kulturpflanze beimisst. Die französischen Weizenanbauer können jedoch erst am Ende des Jahrzehnts mit neuen Hybridweizen-Sorten aus dem Züchtungsprogramm von Bayer rechnen. Das Unternehmen schließt bis dahin jedoch nicht die Zulassung konventioneller Weizensorten aus. • Bayer hat Kopien des gesamten Zuchtmaterials mehrerer Züchter gekauft (Fundulea, RO; gesamtes RAGT – Material aus Europa 45 Vermehrungsflächen (VMF) und Marktanteile (MA) Hybriden in Frankreich zur Ernte 2014: Winterweizen: Wintergerste: VMF = 11948 ha (+3016 ha = +34%) MA = 12,4% (+2,2%) VMF = 4692 ha (+1552 ha = +49%) MA = 17,6% (+4,5%) Zur Ernte 2014 standen 25 Winterweizensorten mit jeweils über 1000ha Vermehrungsfläche In Frankreich: 5 Sorten davon sind Hybriden: Hystar hatte Platz 3 mit 3900ha VMF In der Wertprüfung in Ungarn 2013 waren die fünf ertragreichsten Sorten französische Hybriden: Hyxtra (119,5%; Hyxpress 114%; ….. die besten Linien hatten 111%) Achtung: Der Winter war sehr mild und nicht selektiv Zur Ernte 2014 war die beste Hybride ertraglich in Ungarn auf Platz 3, zwei Linien waren besser! Hybridweizen Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 46 Hybridzüchtung bei Weizen - eine herausfordernde Aufgabe! Hybridsysteme: • Chemisch – CHA • ergänzend zu VL – HB – S. 86-90 (Nordsaat – Saaten Union F) – http://www.hybridweizen.net Forschung nach neuen CHA gibt es in mehreren Ländern CMS Cytoplasmatische männliche Sterilität: Schwierigkeit: gute Restorer finden - T. timopheevii – Cytoplasma –> es braucht effiziente markergestützte Selektion auf Restorergene Barabas (1973) „purple gene“ hybrid seed production system: Die ms Mutter hat weißes oder braunes Korn – Restorer mit Purpur-Gen cit. nach World Wheat Book (WWB) , p.213-15) - -> Mischanbau -> Einsatz eines Color-Seed - Sorters zur Trennung von Hybridsaatgut und Bestäuber - Aegilops kotschyi; Ae. ventricosa; Avena fatua; Ae. tauchii, Ae. kaucheri.. in China (WWB p.694-698) - Hordeum chilense (msH1 CMS System) (cit nach Longin et al 2012 TAG 125: 1087-1096) - Ae. crassa –“two line system“ photoperiodisch-sensitive CMS – Vermehrung bei Kurztag • Kern- Genetische Männliche Sterilität: Schwierigkeit: Maintainer und Restorer finden – – – – • • Photo-thermo-sensitive GMS: steril bei tiefer Temperatur und Kurztag (18°C) - sonst fertil (China) XYZ-System: Addition des Chromosoms 5R aus S. cereale zu einer ms Mutante (EP 0923383B1) 4E- ms System: Chromosom 4E aus Elytrigia elongata ist Restorer und hat hellblaue Kornfarbe. Dwarf male sterile wheat: Ms2 und Rht 10 beide auf 4DS-> für rekurrente Selektion verwendet Vorteile GMS: kein negativer Effekt des fremden Cytoplasmas; größere Auswahl an Eltern GVO Beispiel: (z.B. http://www.ipk-gatersleben.de/abt-molekulare-genetik/hybridweizen ) Apomixie = ungeschlechtliche Fortpflanzung ohne Meiose ohne Verschmelzung von Gameten es gibt dazu mehrere Patente (WWB, p.1105) drastisch senken-> aber Nachbau möglich! Hybridweizen würde die Kosten der Hybridproduktion Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 47 Hybridzüchtung bei Weizen - eine herausfordernde Aufgabe! Probleme der Hybridzüchtung: ergänzend zu VL – HB – S. 86-90 Kurze Blühdauer - geringe Pollenschüttung: - Selbstbefruchter haben eine geringe Pollenmenge und kürzere Lebenszeit der Pollen (0,5-3h) - es gibt genetische Unterschiede in der Pollenschüttung -> Selektion darauf ist möglich! (GS!!!) - bisher wurde sowohl bei der frühen Linienentwicklung als auch im Zuge der Erhaltungszüchtung indirekt gegen Offenblütigkeit selektiert – inhomogene (Sub-) Linien werden eliminiert UMORIENTIERUNG im gesamten Zuchtgang – auch in der mit den Hybriden verbundenen Linienzüchtung wird notwendig sein! Genpoolentwicklung –> Konzept der heterotischen Pools wie bei Mais klare weibliche und männliche Genpools für mehr Heterosis wären zu entwickeln Erforschung von Grundlagen dazu: http://www.synbreed.tum.de Züchtungsdauer -> klarer Nachteil für Hybriden (außer chemischen Hybriden) – kann teilweise durch mehr Technologie - z.B. DH‘s und markergestützte Selektion ausgeglichen werden Sehr hohe Aufwendungen für Züchtung UND für die Saatguterzeugung! KOSTEN!!!! -> Struktureffekte! Bei Raps ist Linienzüchtung nicht mehr gefragt, bei Wintergerste steigt der Hybridanteil rasant….. Hybridweizen Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 48 aus: Schachschneider 2012 - http://media.repro-mayr.de/94/543694.pdf / Weizenzüchtung Fragen aus der Praxis - F. Löschenberger 49 Genotyp – Umwelt – Interaktion (GxE) begleitet uns ständig! GxExM (Management – High Input- Low Input) GxExB (Breeder) - G x E vermeiden: -> den Sortenwert breit angepasster Sorten bestimmen - G x E gezielt nutzen: -> spezifisch angepasste Sorten Problem: die steigende Umwelt-Variabilität durch Klima-Destabilisierung! -> das „gezielte Nutzen von GxE“ funktioniert nur bedingt! (das Wetter kommt oft anders! … auch neue Rostrassen kommen ) Ziel: Selektion stabiler, ökologisch breit angepasster Weizensorten – > die Wahl der Testumwelten ist entscheidend! mit Blick auf die Zielumwelten – doch möglichst breit gestreut! Jahre, Orte, Intensitätsstufen: High Input, Low Input, Bio.... - Hilfsmittel: mehrjährige Analyse von Versuchsstandorten - – welche Standorte bringen ähnliche / zusätzliche Aussagen? Selektion Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 50 Selektion - Grundlegendes Die Genotyp – Umwelt – Interaktion GxE ist ein ständiges Thema! Ziel: Selektion stabiler, ökologisch breit angepasster Weizensorten * Testumwelten in frühen Generationen (Vorprüfungen ) Test des Ertragspotenzials –> gute, nicht überzogene Standorte ergänzend Standorte mit spezifischen Stressfaktoren: Trockenheit, geringe Nährstoffversorgung, Krankheiten -> wichtig: Standorte mit möglichst guter Differenzierung-> Heritabilität!!! Mit einer breiten Testung können aufgrund der Teilergebnisse auch spezifisch adaptierte Weizen identifiziert werden (zum Beispiel für BIO.. oder für bestimmte Gebiete: West- oder eher Südosteuropa) Vorprüfungsergebnisse Aufteilung des Materials in Hauptprüfungs - Testsets * Testumwelten – Hauptprüfungen (vor der offiziellen Wertprüfung) – möglichst im Zielgebiet! Selektion Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 51 Züchtung auf breite Anpassungsfähigkeit Selektion auf Qualität, Hitze- und Trockenresistenz Versuche Thening* Dörfles* *Bioversuche GEnomic selection for NItrogen use Efficiency in wheat - GENIE Eureka-Eurostars-Projekt Trial sites Partners: 2014 - 2018 PROGEN, Turkey LEMAIRE, France BAUER, Germany DONAU, Austria BOKU University, Austria OEMV, Millers association, Austria PRORO, Romania *Bioversuche 2 trial sets: West (FR, DE, AT) East (AT, H, SRB, RO,TR) 2 nitrogen intensity levels: „N optimum“ and „half N“ ProGen first yield test parallel to OBS plots in Turkey - 5 m2 plots in Probstdorf (5.5.2009) Karapinar –Central Anatolia - Turkey – 6.5.2010 – heavy drought stress . in the back you see the sand dunes 31.5.2010 – at Probstdorf trial location 1.6.2010 – Karapinar – drought stress left: variety Pehlivan; Babaeski 13.5.2011 18.5.2011 – Probstdorf – drought – on sandy part of the field 18.5.2011 – Probstdorf Schwerpunkt auf Parzellenversuchen = Leistungsprüfungen Immer Ertrag und Qualität gemeinsam bewerten! Internationale Projekte Selektion Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 61 Schnellmethoden der Qualitätsfeststellung • Proteingehalt u.a. – Nah – Infrarot-Technologie • Sedimentationswert nach Zeleny – errechnen des spezifischen Sedimentationswertes Zeleny/Protein = relativiert am Proteingehalt Kleberqualität • SDS – Sedimentationswert (Sodium-Dodecyl-Sulfat) weniger Einfluss des Proteingehalts -> Aussage über Kleberqualität • Fallzahl – > zeitlich nur teilweise zwischen Ernte und Anbau möglich – > bei jungem Material Analysen Im Winter – > Daten für nächste Feldselektion vorhanden Teigrheologische Untersuchungen: Zusammenarbeit mit der Versuchsanstalt für Getreideverarbeitung http://www.vfg.or.at/ Selektion – Qualität Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 62 Qualitätsuntersuchungen: jeweils verschiedene Methoden der Ausmahlung • Jede Methode verlangt ihre Mühle! - Schrot mit bestimmter Korngröße: Fallzahlmühle - Mehl – abgesiebt nach der Vermahlung: - für Zeleny –Sedimentationswert - Alveogramm – Chopin – Mühle - Farinogramm und Extensogramm: Mehl wird erzeugt (Quadrumat-Mühle) Ergebnisse abhängig von der Vermahlung Korngröße; Stärkebeschädigung; Abtrennung von Kleie.... Selektion – Qualität Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 63 Mikro - SDS- Sedimentationswert SDS -Mikromethode in 10ml Eprouvetten – 1g Vollmehl = feiner Schrot =<1mm vgl. Zeleny-Sedimentationswert in 100ml Messzylinder - 4g Mehl - ausgemahlen Selektion – Qualität Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 64 Alveograph nach Chopin 65 Alveogramm wichtig für den Export nach Italien – In Frankreich entwickelt – Alveograph nach Chopin untersucht die Teigrheologie – das Dehnungsverhalten (Luft geblasen) Die 2 wichtigsten Parameter: W – Wert: Fläche unter der Kurve P/L – Wert: Höhen/Längenverhältnis W – Wert sollte hoch sein P/L ausgewogen ideal 0,4-0,8 P W=262 P/L = 1,32 L Selektion – Qualität W=438 P/L = 0,59 idealer Aufmischweizen W=183 P/L = 0,38 Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 66 Extensogramm: E = Energie Fläche unter der Kurve DL = Dehnlänge DW= Dehnwiderstand DL/DW = Verhältniszahl 135 Min 90 Min 45 Min Kurve nach 135 Minuten ist kleiner Wanzenstich! Teig- Dehnungsverhalten (gezogen) nach 135 Minuten! Mehl-Spezifikation der Bäcker!!! Wanzenstich kann festgestellt werden (proteolytische Enzyme brauchen Zeit) Selektion – Qualität Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 67 Farinogramm (VORL-HB-104-105) • Teigrheologie: Knetverhalten Die Knet- Energie wird aufgezeichnet Qualitätsweizen: Wasseraufnahme: 61,7% Teigentwicklung: 6,5 Min Stabilität 15,5 Min Gute Erklärung zu Weizen-Qualitätsparametern: http://www.baes.gv.at/pflanzensorten/oesterr eichische-beschreibende-sortenliste/ Guter Mahlweizen Wasseraufnahme: 54,1% Teigentwicklung: 2,0 Min Stabilität 10,8 Min 68 Österreich: Semmelbackversuch zur Feststellung der Backqualitätsgruppe 69 Saatgutabsatz Winterweizen 2012 Österreich Alle Qualitätsgruppen davon 7-9 3-6 1-2 Tonnen 20.056 12.986 5.277 1.793 Rel zu Vorjahr 0% -3% +4% +18% Bioanteil 11% 16% - Qualitätsweizen Mahlweizen Futter-Sonstiger Züchtung für den Biolandbau gewinnt in Österreich an Bedeutung! Züchtung für den Biolandbau Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger Zuchtziele sowohl für BIO als auch für konventionell • • • • • • • Krankheitsresistenz Standfestigkeit -> Bio weniger bedeutend ökologische Streubreite (Bio ist variabler!) Frühreife Ertragsstabilität hoher Proteingehalt -> stärkere Gewichtung BIO Kornqualität / Backqualität Zuchtziele vorwiegend für den Biolandbau • • • • • Gute Bestockung -> Bestockungsvermögen ist – Regenerationsfähigkeit nach Striegel am Biostandort besser bonitierbar! – Bodenbedeckung Frohwüchsigkeit im Frühjahr -> Frohwüchsigkeit „Early vigor“ – Anpassung an die geographische Breite ist ein wichtiges Merkmal für – gutes Nährstoffaneignungsvermögen – rasche Bodenbedeckung das Trockengebiet! Resistenz gegenüber samenbürtigen Krankheiten – Steinbrand (MAS Markergestützte Selektion); Zwergsteinbrand; Flugbrand – schwierig zu bearbeiten – bis jetzt wenig Erfolg-> Saatgutuntersuchung! Unkraut/Beikrautunterdrückungsvermögen – höherwüchsige Typen – gute Bodenbeschattungsfähigkeit – Konkurrenzkraft – hohe Wuchshöhe ist positiv! Nährstoffaneignungsvermögen -> N – Effizienz ist auch konventionell – beeinflusst durch das Wurzelsystem von zunehmender Bedeutung! – gemessen mit dem Proteinertrag Züchtung für den Biolandbau Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 71 Wohin geht die Weizenzüchtung? Entwicklungen: • Diversifizierung - Internationalisierung - Sortenvielfalt – mehr Wettbewerb – – – – Stresstolerante Sorten Neue Sorten höchster Backqualität Sorten mit höherem Ertragspotenzial Sorten für den Biolandbau mit sehr hohem Proteingehalt • negative Korrelation Ertrag – Proteingehalt • Möglichkeit der „Erhaltungssorten“ • alte Sorten oder nur regional von Bedeutung – Mengenbeschränkung Herausforderungen: • Internationale Konzerne steigen in die Weizenzüchtung ein • Der Züchtungsaufwand und die Kosten steigen Neue Methoden / Neue Züchtungsverfahren / Doppelhaploide Markergestützte Selektion Genomische Selektion Hybridzüchtung !!!! Diversifizierung - Zuchtfortschritt Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 72 140 Probstdorfer Qualitätsweizen 1951 - 2012 Relativertrag zur Sorte Extrem (1968) in % 130 Midas 132%(Q7) Fulvio (Q7) Ludwig 121% (Q7) 120 Capo 116% (Q7) Josef 113% (Q7) 110 Laurenzio 125%(Q7) Impulsiv (Q9) Adesso 121%(Q8) Lucio 117%(Q7) Arnold 113%(Q8) Perlo 105% (Q7) 1968: Extrem = 100% Bitop 103 %(Q8) 100 90 Stamm 101 Der lineare genetische Ertragsanstieg setzt sich fort! Umweltbedingungen schränken den Ertrag ein Trockenheit, HITZE, neue Krankheitsrassen 1951 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 80 erweitert nach Hänsel 1994 Diversifizierung - Zuchtfortschritt Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger Internationale Konzerne im Saatgutgeschäft 1. 2. 3. 4. 5. MONSANTO PIONEER SYNGENTA LIMAGRAIN KWS DOW BAYER Crop Sci ... 10. DLF 13. DESPREZ 14. RAGT USA USA CH F D USA D 8,5 MRD USD 6,3 MRD USD 3,2 MRD USD 1,5 MRD USD 1,1 MRD USD 1,1 MRD USD 1,1 MRD USD DK F F 0,4 MRD USD 0,3 MRD USD 0,26 MRD USD aus: Schachschneider 2012 - http://media.repro-mayr.de/94/543694.pdf Große Konzerne <-> Arche Noah sie alle machen gute Kommunikationsarbeit Nimmt die Öffentlichkeit mittelständische Züchter wahr? Unser Ziel ist die Züchtung standortangepasster, qualitativ hochwertiger, leistungsfähiger und stabiler Weizensorten Wird die Leistung honoriert? Nur teilweise - Absatz Originalsaatgut - Spannungsfeld Nachbau Nachbaugebühr in Europa -ist nur ein Hilfsweg (D, GB, F, CZ, SK, H, PL, NL, E, SF) Auch Österreich ist UPOV Mitglied - Internationales Abkommen über Sortenschutz von Pflanzen - Fairness der Finanzierung Aber: Nachbau gibt keine neuen Sorten !!! Dr. Michael Gohn www.saatgut-oesterreich.at Saatgutwechsel in Österreich Kulturart Land Gesetzlich verpflichtende Meldung Anbaufläche Weichweizen 290.000 ha 42% Durumweizen 15.000 ha 52% Wintergerste 78.000 ha 61% Sommergerste 75.000 ha 58% (49%) Vereinbarung Züchter Landwirtevertreter Einhebung über Ausnahme Kleinlandwirte A: Funktionierende Systeme Großbritannien ja ja BSPB ja (18 ha) Finnland ja ja FSTA ja (10 ha) Schweden ja - SSTA ? Tschechische Rep. ja - Vereinigung Sorteninhaber ja (22 ha) Slowakei ja - Remuna ja (25 ha) Niederlande - ja Plantum defacto Frankreich - nur Weizen Deutschland - gekündigt Saatguttreuhand ja Ungarn ja - Fajtaoltalmi ja (20 ha) Polen ja - AGNAS ja (10 ha) Spanien - ja GESLIVE - nein B: Probleme oder anlaufend Quelle: Dr. M. Gohn, Saatgut Österreich Anteil Originalsaatgut Der sinkende Saatgutwechsel führt auch bei Weizen zunehmend zu phytosanitären Problemen: Flugbrand gewöhnlicher Steinbrand Zwergsteinbrand Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger 1 Erntehelfer/-in wird noch gesucht! Zeitraum: 3. - 28. August 2015 (Letzte) Erntearbeiten Ernteaufbereitung Analytik Email an: [email protected] 77 Einige Fragen • • • • • • • Was sind die Gene der „Grünen Revolution“ Vor-und Nachteile der grünen Revolution – was könnte eine zweite grüne Revolution sein? Wie würden Sie eine Kreuzungsplanung durchführen? Nennen Sie verschiedene Möglichkeiten Wie geht man in der Züchtung mit der Genotyp x Umwelt- Interaktion um? Was sind die ersten Selektionsmerkmale für die Selektion in jungen Generationen bei Weizen ? Erhaltungszüchtung: Wie wird sie durchgeführt? Vergleich zwischen Liniensorten und Doppelhaploiden in der Erhaltungszüchtung. Was macht ein Alveograph – welche Ergebniswerte sind besonders wichtig? Vergleichen Sie ihn mit dem Farinographen und dem Extensographen im Hinblick auf die Aussagekraft über die Weizenqualität Wie unterscheiden sich die Zuchtziele für den konventionellen Landbau und den Biolandbau?
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