Forschungs- und Innovationsprojekt
Prüfung und Entwicklung von Sojabohnenzuchtmaterial für die Fütterung

Sojapflanze mit Hülsen

Prüfung und Entwicklung von Sojabohnenzuchtmaterial für die Fütterung mit dem Ziel der Implementierung mittelständischer Züchtungsaktivitäten unter besonderer Berücksichtigung der Merkmale Frühzeitigkeit, Kühletoleranz und Proteinertrag

Um die heimische Eiweißversorgung, insbesondere in der ökologischen Erzeugung von Schweine- und Geflügelfutter zu sichern muss der Sojabohnenanbau in Süddeutschland ausgeweitet werden. Ebenso spricht die in Deutschland und Europa zunehmende Nachfrage nach gentechnikfreien Sojaprodukten für den Aufbau und die Ausweitung nationaler Züchtungsaktivitäten zur Entwicklung ertragreicher und qualitativ hochwertiger heimischer Sojabohnensorten. Dieses Forschungsvorhaben soll helfen, die Grundlagen für eine leistungsfähige Soja-Sortenentwicklung in Deutschland durch die Optimierung der Züchtungs- und Selektionsmethodik unter dem Einsatz züchtungstechnischer als auch molekulargenetischer Verfahren zu schaffen.

Ziele

Mit dem Projekt soll dem politischem Ziel der Förderung und Ausweitung des Anbaus und der Produktion von gentechnikfreien heimischen Eiweißfuttermitteln im Rahmen der Eiweißinitiative Rechnung getragen werden. Um dies zu erreichen, muss bei Soja die bestehende Lücke zwischen Züchtungsforschung und Sortenpraxis geschlossen werden, um auch bayerischen Züchtern den Einstieg in die Sojazüchtung zu erleichtern.
Im Projekt sollen deshalb Züchtungsmethoden und molekularbiologische und analytische Verfahren zu Verfügung gestellt werden, um Sorten mit hohem Proteinertrag und guter Qualität für die Tierfütterung entwickeln zu können. Konkret ergeben sich folgende Punkte:
  • Optimierung des Kreuzungserfolges
  • Selektion auf kältetolerante Genotypen unter kontrollierten Bedingungen
  • Anpassung des Zuchtmaterials an deutsche Anbauregionen
  • Erweiterung der genetischen Basis im Zuchtmaterial
  • Nutzung molekulargenetischer Ansätze im Hinblick auf eine beschleunigte Entwicklung angepassten Sortenmaterials

Material und Methoden

Pflanzenmaterial zu Projektbeginn

  • Nachkommenschaften (F5) aus diallelen Kreuzungen von 11 Herkünften (LfL)
  • Nachkommenschaften (F6) aus Kreuzungen weiterer Herkünfte (Vermehrungsanbau bereits 2014, LSA Uni Hohenheim)
  • Genbankherkünfte mit Ursprungsland Kanada, Korea, Japan und China
Als Sortenmaterial für die Kreuzungen werden hauptsächlich frühe (00) bis sehr frühe Sorten (000) aus Deutschland, Österreich, der Schweiz und Kanada verwendet. Die Zwischenvermehrung findet z.T. bei einem Servicepartner in Costa Rica statt.
Soja-Zuchtgarten Niederhummel im Juli 2015
Zuchtgarten und Ertragsprüfung
Das Zuchtmaterial wird zur Selektion interessanter Genotypen im Freiland an den Standorten der vier Projektpartner angebaut. Im Vegetationsverlauf werden verschiedenen Bonituren von der ersten Blüte bis zur Abreife durchgeführt. Hauptkriterium für die spätere Selektion ist eine Frühreife kombiniert mit ausreichender Kühletoleranz und gutem Proteinertrag. Ab 2016 werden ausgewählte Linien im mehrortigem Parzellenversuch auf Ertragsparameter und Futterqualität hin geprüft. Ergänzend dazu finden Untersuchungen zu Kreuzungsmethodik und Kühletoleranz in Klimakammer und Gewächshaus und Freiland statt.

Molekulare Analysen

  • DNA-Konservierung und Isolierung mittels FTA-Karten
  • Kreuzungsnachweis mit Microsatelitenmarkern
  • Nutzung von Hochdruchsatztechnologien wie Fluidigm und Illumina zur Genotypisierung
  • Clusteranalyse zur Bestimmung der Struktur und genetischen Diversität
  • Assoziationsstudie zur Bestimmung züchtungsrelevanter Genomregionen für erwünschte Sortenmerkmale
  • Nutzung publizierter Marker für züchtungsrelevante Kandidatengene im vorliegenden Zuchtmaterial

Ergebnisse

Phänotypische Beobachtungen
Im Beobachtungsanbau 2015 am Standort im Kreis Freising zeigten die F5-Kreuzungsnachkommenschaften aus einem Diallel mit zehn Elternsorten eine sehr breite Streuung bezüglich der Merkmale Blühbeginn und Abreife, ebenso wie die F4-Nachkommenschaften aus acht Kreuzungskombinationen mit der Sorte `Amarok ́ (000, Schweiz) im Zuchtgarten 2016. Ein Großteil des Materials reifte später ab als die Kreuzungseltern und ist damit nicht interessant zur Weiterführung als Zuchtmaterial. Als Standard für die Reife dient die Sorte ES Mentor (00), die in günstigen Lagen Bayerns erfahrungsgemäß noch sicher zur Abreife kommt. Die Witterungsbedingungen in 2015 begünstigten trockentolerante Typen wohingegen im Zuchtgarten 2016 durch feuchte Witterungsperioden bei der Selektion aussichtsreicher Genotypen nicht nur die Merkmale Frühzeitigkeit und Ertragsfähigkeit berücksichtigt werden konnten, sondern auch die Neigung zu Lager.
Das parallel beobachtete Genbankmaterial zeigt eine große Variation in züchtungsrelevanten Merkmalen, wie Blühbeginn, Blühdauer, Abreife, Wuchstyp, Blattform und Hülsengröße, die von Interesse für Einkreuzungen in bestehendes Zuchtmaterial ist. Die ersten Akzessionen waren in beiden Jahren bereits Ende August komplett abgereift, wohingegen andere zu diesem Termin mit der generativen Phase erst begonnen haben. Bisher wurden insgesamt 310 Genbank-Akzessionen dreier Genbanken (D, USA, CA) evaluiert.
Qualitätsuntersuchungen
Die Qualitätsanalysen mittels NIRS (Nahinfrarotspektroskopie) zeigen eine breite Streuung von Rohprotein- und Rohfettgehalten in Genbankakzessionen im Vergleich zu aktuellen Sorten. Diese hohe Diversität gibt Spielraum für die züchterische Bearbeitung dieses Merkmals und erlaubt eine Anpassung an die Nutzungsrichtung.
Genetische Analysen
Die Analyse von insgesamt 250 Sorten und Genbankakzessionen mit dem 6k SoyChip lieferte über 5000 SNP-Daten je Genotyp, die für Cluster- und Assoziations-Analysen herangezogen werden. Eine erste Stammbaumanalyse zeigt eine Gruppierung des untersuchten Genbank- und Zuchtmaterials in geographische Herkünfte und eine klare Differenzierung zwischen japanischem, chinesischem und europäischem Material. Hinsichtlich der Sorten lassen sich zwei Cluster beobachten, in denen sich alte europäische Sorten von aktuellem Zuchtmaterial trennen. Eine Gruppierung bezüglich der bekannten Reifegruppen konnte nicht abgeleitet werden und eröffnet damit ein breites Kreuzungsfenster.

Wie geht es weiter?

Die Zusammenarbeit mit den privaten bayerischen Züchtungsunternehmen wird nach dem Ende des Projektes weitergeführt. Bereits 2016 wurde in der Bayerischen Pflanzenzuchtgesellschaft (BPZ) eine neue Arbeitsgruppe zur Sojabohne gegründet, bei der auch die LfL beteiligt ist. Es wird im Rahmen dieser Arbeitsgruppe ein gemeinsames Kreuzungsprogramm geben, sowie gemeinsame Feld-Prüfungen von Zuchtstämmen.

Bayerische Pflanzenzuchtgesellschaft eG & Co KG (BPZ) - BayPMuc Externer Link

Veröffentlichungen
Schlussbericht zum Projekt 2018
Ausführlicher Bericht zu allen bearbeiteten Arbeitspaketen im Projekt über 77 Seiten (4MB) abrufbar über Organic Eprints

Projektseite bei Organic EPrints mit Link zum Bericht Externer Link

Soja-Tagung 2018
Präsentationsbeitrag Soja-Tagung 2018 im Rahmen des bundesweiten Soja-Netzwerks am 23.-24. Oktober in Würzburg: "Status quo der Sojabohnenzüchtung in Deutschland - aus bayerischer Sicht".
Soja-Tagung 2017
Posterbeitrag Soja-Tagung 2017 im Rahmen des bundesweiten Soja-Netzwerks am 06.-07. Dezember in Rastatt: "Verbundprojekt zur Züchtung von Sojabohnen für die Fütterung in Süddeutschland".

Poster pdf 1,1 MB

BLE Kongress 2016
Präsentationsbeitrag im Rahmen des BLE Kongress "Hülsenfrüchte - Wegweiser für eine nachhaltigere Landwirtschaft" am 03. November 2016 in Berlin: "Prüfung und Entwicklung von Sojabohnenzuchtmaterial für die Fütterung."

Gesamter Tagungsband des Kongress (pdf mit 9MB; Projektbeitrag zu finden auf S.12-14) Externer Link

Soja-Tagung 2015
Posterbeitrag Soja-Tagung 2015 im Rahmen des bundesweiten Soja-Netzwerks am 26.-27. November 2015 in Freising: "Prüfung und Entwicklung von Sojabohnenzuchtmaterial für die Fütterung"

Tagungsband und Vorträge der Veranstaltung beim Sojaförderring (Beitrag zum Poster siehe Tagungsband S.81) Externer Link

Fotos zur Sojabohne

Sojabohnen-Saatgut in Nahaufnahme

Saatgut

Sojabohnen Jungpflanze

Jungpflanze

rosafarbene Blüte der Sojabohne

Blüte

braun-verfärbte Hülsen der Sojabohne

Hülsen

Differenzierung in der Abreife von Zuchtmaterial Sojabohne

Abreife

Logo der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung und des Projektträgers Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung
Projektinformation
Projektleitung: Dr. J. Eder (Arbeitsbereich IPZ 4a: Körner- und Silomais)
Projektbearbeitung: Dr. C. Riedel (4a), Dr. B. Büttner (IPZ 1b: Genomanalysen, Genquellen), Dr. G. Schwertfirm (1b), S. Gellan (4a), A. Jestadt (1b)
Laufzeit: April 2015 bis März 2018; Verlängerung bis Mai 2018
Finanzierung: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft
Förderkennzeichen: 14EPS028
Projektpartner:

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