Genpoolanalysen von Mais und Soja für Bayern

Das Wissen über die regionalen Maissorten Bayerns, insbesondere aber die genetischen Ressourcen (Saatgut) und damit adaptierte Zuchtmerkmale aus bayerischen Maislandsorten drohen endgültig verloren zu gehen. Der Restaurierung, genetischen Beschreibung und Weiterentwicklung dieses Genpools kommt deshalb eine große landwirtschaftliche Bedeutung zu und steht in Einklang mit der Biodiversitätsstrategie der Bayerischen Staatsregierung zur Sicherung der Arten- und Sortenvielfalt.

Der Sojaanbau hat demgegenüber in Bayern keine Tradition. Die wärmeliebende Sojabohne stößt in Deutschland jedoch nicht nur wegen der Versorgungssicherheit von GVO-freien Futtermitteln auf wachsendes Interesse, sie ist auch die Hülsenfrucht mit dem höchsten Eiweißgehalt bei bester Eiweißqualität aller anbauwürdigen Körnerleguminosen. Im Rahmen der Eiweißinitiative soll der Sojabohnenanbau in Bayern für die ökologische Erzeugung von hochwertigen Futter- und Nahrungsmitteln deutlich erweitert werden. Für den Anbau werden jedoch regional angepasste Sorten von hoher Qualität und besonderer Ertragssicherheit benötigt. Da das derzeit verfügbare Sortenspektrum für die kühleren Reifezonen deutlich zu gering ist, kommt einer Erweiterung der genetischen Diversität und damit der Züchtung hochwertiger, ertragsstabiler Sojabohnensorten für die frühen Reifegruppen ein besonderer Stellenwert zu.

Körnermais ist weltweit eines der bedeutendsten Lebensmittel der Menschheit. Nach seiner Einführung in Europa um 1500 war Mais jahrhundertelang auch in Bayern fester Bestandteil des Speiseplans, vor allem für die ländliche Bevölkerung. In vielen umliegenden Ländern wie Frankreich, Schweiz, Italien, Ungarn, Polen, Tschechien und Österreich hat sich diese Esstradition erhalten - in Bayern allerdings nicht. Dadurch drohen die bayerischen ursprünglichen Sorten, die sich durch jahrhundertelange, bäuerliche Selektion an die Region adaptierten, und heute in Genbanken lagern, verloren zu gehen. Der genetische Wert dieser kulturhistorischen Ressourcen ist unschätzbar.

Mit der vollständige Verdrängung der Landsorten durch die Einführung der Hybridsorten in Deutschland um 1960 ging der Verlust des offen abblühenden Sortentyps (Populationssorte) einher. Diese Sorten haben allerdings eine besondere Relevanz für Low-Input Systeme. Die genetische Heterogenität dieser Sorten ermöglicht eine größere Adaptionsfähigkeit an sich ändernde Umweltbedingungen, wie z.B. den Klimawandel. Es konnten mittlerweile drei Populationen und eine Landsorte zugelassen und somit zur Nutzung bereitgestellt werden (Tab.1). Die Populationen erzielten im Schnitt ein Ertragsniveau von über 80 % aktueller Hybride. Die verbesserten bayerischen Landsorten erreichten im Schnitt 60 % aktueller Hybride (siehe Diagramme).

Die markergestützte Selektion wurde am Merkmal Spindelfarbe 2015 und 2016 durchgeführt. Es wurde eine Maispopulation, in der sowohl rote wie auch nicht gefärbte Spindeln auftraten, mithilfe von Markern auf rote bzw. nicht gefärbte (weiße) Spindeln selektiert und im darauffolgenden Jahr überprüft. Es konnte gezeigt werden, dass eine markergestützte Selektion auf das monogene Merkmal Spindelfarbe innerhalb kurzer Zeit (2 Jahre) erfolgreich ist. 2017 sollen weitere monogene Merkmale hinzukommen, um die Beschreibbarkeit von heterogenen Populationen zur eindeutigen Identifizierung möglich zu machen.

Zur Unterscheidung der Kreuzungseltern wurde ein Set von 40 Mikrosatelliten-Markern etabliert. Mit der FTA-Kartentechnik wurden alle Kreuzungsnachkommen sämtlicher Kreuzungen untersucht und es konnten die echten Kreuzungen von den Selbstungen zuverlässig unterschieden werden.

Es wurde Genbank- und Sortenmaterial im Feld angebaut und eine Merkmalsbonitur für züchtungsrelevante Merkmale bei 200 Linien im Feld durchgeführt. Die genotypische Untersuchung erfolgte mit dem 6k Chip. Basierend auf 1,25 Mio. Datenpunkten wurde eine Stammbaumanalyse von 250 Sojalinien bestehend aus weltweitem Genbankmaterial (N=184) und aktuellem Sortenmaterial (N=66) der Reifegruppen MG0000 bis MGI durchgeführt. Die enge genetische Basis des derzeit verwendeten Sortenmaterials war deutlich zu erkennen. Zudem bietet das untersuchte Genbankmaterial großes Potential zur genetischen Erweiterung des aktuellen Elitematerials.

Für das Merkmal Reife wurden molekulare Marker in vier verschiedenen Blühgenen etabliert, die derzeit im Genbank- und Sortenmaterial auf Diversität untersucht werden und in die Assoziationsstudie einfließen.