Breed Vision; Breeding by DesignTM für eine Kaskadennutzung von Energiegetreide unter Low-Input-Bedingungen

Beschreibung

Das wachsende Missverhältnis zwischen globalem Energieverbrauch und dem Vorrat an fossilen Energieträgern führt dazu, dass Energie verstärkt auch aus Pflanzenbiomasse gewonnen wird. Problematisch ist dabei die zunehmende Konkurrenz zwischen der Produktion von Energiepflanzen und der Produktion von Futter- bzw. Nahrungsmitteln. Eine Kaskadennutzung von Kulturarten kann diese Konkurrenz entschärfen. Darüber hinaus ist es wichtig, die Energieproduktion aus Biomasse so nachhaltig wie möglich zu gestalten. Dafür ist der Nettoenergieertrag je Flächeneinheit eine entscheidende Größe. Ein attraktiver Ansatz, den Energieertrag zu steigern, liegt in der züchterischen Verbesserung der Nährstoffnutzungseffizienz von Kulturarten. Damit könnte zum Beispiel der Einsatz mineralischer Stickstoffdünger reduziert werden, der energieintensiv über das Haber-Bosch-Verfahren synthetisiert werden muss. Die Kulturart Triticale (×Triticosecale Wittmack) ist hervorragend für eine nachhaltige Bioenergieproduktion geeignet, da selbst unter Low-Input-Bedingungen hohe Biomasseerträge erzielt werden können und eine breite genetische Variation für Biomasseertragspotential im aktuellen Zuchtmaterial vorhanden ist.

Das geplante Verbundvorhaben zielt darauf ab, die Stickstoffnutzungseffizienz von Triticale mittels Breeding by Design^TM unter Berücksichtigung einer Kaskadennutzung von Kornertrag und Restpflanzenbiomasse zu steigern. Der Flaschenhals bei der Umsetzung des Konzepts Breeding by Design^TM besteht in der ungenügenden Kenntnis über die molekulare Basis komplexer Merkmale. Dies liegt vor allem daran, dass geeignete Phänotypisierungstechniken fehlen, mit denen kosten- und zeiteffizient die Dynamik agronomisch relevanter Merkmale untersucht werden kann. In Arbeitspaket A soll dieser Flaschenhals geweitet werden, indem eine Phänotypisierungsplattform entwickelt wird, die aus einem flexiblen Trägerfahrzeug mit intelligenten Sensorsystemen besteht. Weiterhin etablieren wir im Rahmen des Arbeitspakets A Methoden, die eine schnelle Erfassung von Restpflanzenbiomasse ermöglichen.

In Arbeitspaket B wird die entwickelte Phänotypisierungsplattform dazu eingesetzt, die molekulare Basis von Stickstoffnutzungseffizienz aufzuklären. Mithilfe moderner Designs zur QTL-Kartierung mit Mehrlinienkreuzungen werden Genomregionen identifiziert, die für das dynamische Merkmal Stickstoffnutzungseffizienz im Hinblick auf eine Kaskadennutzung von Kornertrag und Restpflanzenbiomasse kodieren. Die Kenntnisse über die genetische Architektur der Stickstoffnutzungseffizienz bilden die Grundlage für eine wissensbasierte Züchtung und ermöglichen es, den Zuchtfortschritt bei Energie-Triticale zu beschleunigen. Um diese ambitionierten Ziele zu erreichen, bündeln wir Kompetenzen aus den Bereichen Ingenieurwissenschaften, Landtechnik und angewandte Pflanzenzüchtung.