Entwicklung von Phytophthora-resistentem Zuchtmaterial für den ökologischen Landbau

Summary

Die Ansprüche des ökologischen Landbaus an Kartoffelsorten unterscheiden sich zum Teil erheblich von denen des konventionellen Anbaus. Dies ist bedingt durch den alternativen Pflanzenschutz mit mechanischer Unkrautbekämpfung sowie durch eine in der Regel geringere Stickstoffversorgung der Pflanzen. Darum benötigt der ökologische Landbau spezielle Sorten, die neben den vom Verbraucher gewünschten Qualitätsmerkmalen auch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten und Schädlingen besitzen, durch schnelle Jugendentwicklung das Unkrautwachstum unterdrücken und eine hohe Nährstoffeffizienz aufweisen.
Um neue Zuchtstämme zu schaffen, in denen die im Biolandbau gewünschten Eigenschaften kombiniert vorliegen, etablierte das seit 2012 im „Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft“ geförderte Projekt „Entwicklung von Phytophthora-resistentem Zuchtmaterial für den ökologischen Landbau“ ein Zuchtprogramm speziell für den ökologischen Kartoffelanbau.
Für die Züchtung auf geringe Anfälligkeit gegenüber der Kraut- und Knollenfäule, die durch den Oomyceten Phytophthora infestans hervorgerufen wird, wurde auf resistente Kartoffelklone aus der Vorzüchtung des Julius-Kühn Institutes zurückgegriffen. Die untersuchten Zuchtstämme und Vergleichssorten wurden parallel in einem Beobachtungsanbau hinsichtlich weiterer agronomischer und qualitativer Eigenschaften wie Ertragsleistung, Wuchsform, Stärkegehalt, Speise- und Veredelungseignung und Abreifeverhalten untersucht.
Weitere Resistenzen sowie gewünschte Qualitätsmerkmale wurden aus modernen Hochleistungssorten deutscher Züchtungsunternehmen und historischen Sorten der IPK Genbank während des Projektverlaufs ins Zuchtmaterial eingebracht. Neben der Evaluierung der Prüfglieder hinsichtlich der Resistenzeigenschaften wurden zur Erweiterung des Basiszuchtmaterials zahlreiche Kreuzungen durchgeführt. Hierbei wurden die Kreuzungseltern gezielt aus den im Projekt geprüften Sorten und Zuchtstämmen ausgewählt.
Für die Bewertung und die Selektion der Klone wurde ein partizipativer Züchtungsansatz gewählt und dafür drei ökologisch wirtschaftende, landwirtschaftliche Betriebe ins Projekt eingebunden. Die Betriebsleiter wurden intensiv geschult und führten die Bewertung der Klone und die Selektion der Knollen in enger Zusammenarbeit mit den wissenschaftlichen Mitarbeitern der Institute durch. Ein solches Modell ist bislang in der der deutschen Kartoffelzüchtung einzigartig.
Wissenschaftlich begleitet wurden die Züchtungsarbeiten durch eine phänotypische und genotypische Charakterisierung des Ausgangsmaterials und der Zuchtklone. Ziel hierbei war es, Grundlagen für eine molekulare Selektion KF-resistenter Nachkommen zu schaffen. Hierzu wurden an einem Prüfgliedsortiment Assoziationsstudien mit DArT- und SNP-Markern durchgeführt und ausgewertet.
Im Projekt wurden am IPK erstmalig zwei Sortimente umfassend genetisch mittels zwei verschiedener Markersysteme zu charakterisiert. Mit den erzielten Ergebnisse konnten Duplikatgruppen innerhalb der Genbankakzessionen aufgedeckt sowie Unstimmigkeiten erkannt und bereinigt werden. Damit wurde das Genbankmanagement verbessert und nutzerorientiert gestaltet. Somit hat das Projekt eine nachhaltigere und intensivere Nutzung pflanzengenetischer Ressourcen ermöglicht. Dadurch ist es Züchtern wie auch Forschungsinstitutionen zukünftig möglich, zielgerichteter auf genetische Ressourcen der Kartoffel zuzugreifen und diese in die eigenen Zuchtprogramme und Forschungsprojekte einzubringen.