Forschungs- und Innovationsprojekt
BigBaking: Sicherung guter Qualitäten und effiziente Nutzung des Bodenstickstoffs bei der Backweizenzüchtung

Arrangement: Getreidekörner, Mehl und Semmeln

BigBaking: Sicherung guter Qualitäten und effiziente Nutzung des Bodenstickstoffs bei der Backweizenzüchtung durch Abstimmung der Speicherprotein-Zusammensetzung und Enzymatik

Die Backqualität von Weizen wird maßgeblich durch den Proteingehalt des Korns bestimmt. Die Veränderungen der agrar- und umweltpolitischen Regelungen hinsichtlich der Stickstoffdüngung haben niedrigere Proteingehalte zur Folge und führen damit auch zu einer Beeinträchtigung der Backqualität. Der Klimawandel ist eine weitere Herausforderung für die Sicherung einer guten Backqualität, denn neben einer reduzierten Stickstoffdüngung führt auch eine erhöhte CO2-Konzentration der Atmosphäre zu geringeren Proteinmengen und verminderter Qualität. Aus diesem Grund sind Sorten gefordert, welche auch bei niedrigem Kornproteingehalt eine gute Backqualität auf hohem Ertragsniveau ermöglichen.

Ziel

Im Rahmen des Verbundprojekts BigBaking sollen Möglichkeiten und Strategien aufgezeigt werden, dieser Herausforderung mit den Mitteln der Pflanzenzüchtung zu begegnen.

Strategie

Abgesehen vom Proteingehalt wird die Backqualität von der Zusammensetzung der Proteine, der Stärkebeschaffenheit und der Enzymaktivität des Korns bestimmt. Inwiefern diese Komponenten zu einer Verbesserung der Qualität beitragen können, wird an der experimentellen Population BMWpop untersucht.
Die BMWpop ist eine an der LfL entwickelte Multiparent-Advanced-Generation-Intercross-Population, bestehend aus 394 rekombinanten Inzuchtlinien, welche einen Großteil der allelischen Diversität des deutschen Genpools repräsentieren. Im Zuge mehrerer Feldversuche wird die BMWpop hinsichtlich agronomischer Merkmale (u.a. Kornertrag), der Backqualität (u.a. Brotvolumen, Rohproteingehalt, Glutengehalt, Sedimentationswert, Fallzahl) und der quantitativen Zusammensetzung der Proteine charakterisiert. Die Quantifizierung einzelner Proteinfraktionen wird dabei durch Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung ermöglicht.
Die Prüfung ganzer Populationen mit quantitativer Proteinanalytik schafft dem Projekt weltweit ein Alleinstellungsmerkmal.
Die Ergebnisse der Proteinanalytik werden mittels multivariater Auswerteverfahren mit den Daten zur Backqualität korreliert. Über Struktur-Wirkungs-Beziehungen sollen für die Backqualität wichtige Proteine identifiziert und Interaktionen aufgeklärt werden. Über Quantitative-Trait-Locus-Analysen sollen Genomregionen identifiziert werden, welche die Qualitätsmerkmale und insbesondere die Menge wichtiger Proteine kontrollieren. Der Effekt dieser Genorte wird schließlich in heterogenen Inzuchtfamilien, welche aus der BMWpop abgeleitet werden, validiert.
Feldversuche unter einer Atmosphäre mit erhöhtem CO2-Gehalt sollen Zukunftsszenarien abbilden und die Wirkung auf die Proteinzusammensetzung und die Backqualität des Weizens aufzeigen. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen über den Einfluss einzelner Proteine auf die Backqualität, sollen genomische Vorhersagemodelle erarbeitet werden, um diese Komponenten in der Züchtung möglichst effizient nutzen zu können.

Ergebnis

Jahrgangsspezifische Unterschiede wirken sich in den Feldversuchen erheblich aus. Deshalb können aussagekräftige Ergebnisse erst auf der Grundlage von Erntemustern aus mehreren Jahren getroffen werden. Valide Aussagen sind Ende des Jahres 2024 zu erwarten.
Projektinformation
Projektleitung: Dr. L. Hartl (Züchtungsforschung Weizen und Hafer, IPZ 2c)
Projektbearbeitung: Dr. M. Geyer (Züchtungsforschung Weizen und Hafer, IPZ 2c)
Genehmigte Laufzeit: 2019-2024
Finanzierung: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft
Förderkennzeichen: 2818404/A18

Ansprechpartner
Manuel Geyer
Am Gereuth 6
85354 Freising

Tel.: 08161 71-3814
Fax: 08161 71-4085
E-Mail: manuel.geyer@lfl.bayern.de