Forschungs- und Innovationsprojekt
Integration pflanzengenetischer Ressourcen in die Sojazüchtung – Soja Kühle & Protein

Hauptziel des Projekts ist die Integration von natürlichen pflanzengenetischen Ressourcen (PGRs) in Zuchtprogramme durch die Validierung merkmalstragender PGRs unter heimischen Anbaubedingungen und die markerbasierte Bereitstellung von Pre-breeding Material. Im Projekt sollen insbesondere die Zuchtmerkmale Proteingehalt und Kühletoleranz betrachtet werden. Proteingehalte von 43 - 45 % sind wünschenswert und kommen in ausgewählten PGRs natürlich vor. Zudem konnten PGRs mit guter Kühletoleranz im Keimlings- und Sämlingsstadium an der LfL unter kontrollierten Bedingungen identifiziert werden. Im Projekt sollen die PGRs mit hohem Proteingehalt bzw. guter Kühletoleranz in Feldversuchen und Laboranalysen untersucht und validiert werden.

Unter Verwendung zeitlich versetzter Aussaattermine soll die unter kontrollierten Bedingungen festgestellte Kühletoleranz unter natürlichen Anbaubedingungen bestätigt und der Einfluss der verschiedenen Aussaattermine auf den Ertrag ermittelt werden. Der Proteingehalt der Sojabohnen unter heimischen Anbaubedingugen wird mittels NIR Spektroskopie bestimmt. Final werden phänotyp- und genotypbasierte Kreuzungskombinationen zwischen PGRs und ertragreichen Zuchtsorten zur Bereitstellung von Pre-breeding Material für bayerische Sojazüchter erstellt und mit Hilfe von etablierten medium-throughput Markeranalysen sowohl die Kreuzungsprogramme kontrolliert als auch die positiven Allele der PGRs markergestützt selektiert.

Soja ist Quelle von wertvollem Protein für die Human- und Tierernährung und bietet für die Landwirtschaft in Bayern eine nachgefragte Bereicherung in der Fruchtfolge und der Agrobiodiversität. Die Anpassung der aus China stammenden Kulturart an heimische Anbau- und Klimabedingungen bei gleichzeitiger Verbesserung von Qualitätseigenschaften sind zentrale Aufgaben der Sojazüchtung an der LfL. Schwerpunkte der Forschung und molekularen Markerentwicklung sind die rechtzeitige Abreife zur Sicherung des Ertrags, dem einerseits mit der Frühzeitigkeit der Blüte (Marker für Blühgene) und andererseits mit einer früheren Aussaat begegnet werden kann.

In den letzten Jahren wurden an der LfL umfangreiche pflanzengenetische Ressourcen (PGRs) weltweiter Herkünfte genotypisch und phänotypisch charakterisiert. In einem im Genomanalyselabor etablierten Soja-Kühletest (LfL Freising) konnten unter kontrollierten Bedingungen PGRs mit guter Kühletoleranz im Keimlings- und Sämlingsstadium identifiziert werden. In Zusammenarbeit mit IPZ4a und dem Labor AL3/Grub wurde der Proteingehalt der PGRs bestimmt und züchtungsrelevante Genbankakzessionen mit hohem Proteingehalt für die Entwicklung von Pre-breeding Material ausgewählt. Für das Merkmal Blühzeitpunkt kamen die an der LfL entwickelten SNP-Marker zur Bestimmung der Haplotypen der Blühgene E1, E3, E4 und GmFT5a sowie weiterer früher Allele („Blühgen-Array“) zum Einsatz.

Die unter kontrollierten Bedingungen im Laborversuch festgestellte Kühletoleranz konnte in zweijährigen Feldversuchen unter natürlichen Anbaubedingungen und Berücksichtigung verschiedener Aussaattermine (früh, Standard, spät) bestätigt werden. Es wurden PGRs identifiziert, die im Vergleich zu aktuellen Sojasorten trotzt frühzeitiger Aussaat Ende März/Anfang April einen gleichmäßigen Aufgang ohne erkennbare Schäden zeigten. Die frühe Aussaat führte zu einer leichten Erhöhung der Wärmesumme und ermöglicht kühletoleranten Sorten zu einer sicheren Abreife in der Vegetationsperiode und damit einen gesicherten Ertrag. Auch die hohen Proteingehalte der ausgewählten Genbankakzessionen wurden in den zweijährigen Feldversuchen bestätigt.

Parallel erfolgte die praxisrelevante Umsetzung durch gezielte Kreuzungskombinationen von PGRs untereinander und mit ertragreichen, frühen Sorten zur Verbesserung der Kühletoleranz, Erhöhung des Proteingehalts und der Frühzeitigkeit. Mit Hilfe der im Genomanalyselabor entwickelten und etablierten SNP-Marker wurden deren Kreuzungserfolge kontrolliert („Diversitätsarray“) und in der F4-Nachkommenschaft hinsichtlich züchtungsrelevanter Allele („Blühgen-Array“) markergestützt selektiert.

Mit den vorliegenden Ergebnissen konnte gezeigt werden, dass die markerunterstützte Charakterisierung von PGRs sowie deren Kombination untereinander oder mit ertragsstarken Sorten zur gezielten Verbesserung züchtungsrelevanter Merkmale führt und den Sortengenpool gezielt erweitert. Im Projekt konnte wertvolles Pre-Breeding Material mit neuen Eigenschaften für die Entwicklung regional angepasster Sorten über die Bayerische Pflanzenzuchtgesellschaft (BPZ) für die bayerischen Züchter bereitstellt werden.