Erfolgreiche Beispiele für transnationale Forschung im Getreidebereich
- Written by: Karl-Ludwig Wieland
- Category: beispiele, erfolgreiche, forschung, getreidebereich, transnationale
- Published: December 1, 2025
Transnationale Forschung im Getreidebereich verbindet Kompetenzen über Grenzen hinweg und beschleunigt Innovation. Der Beitrag skizziert erfolgreiche Beispiele: von EU‑CGIAR-Partnerschaften zur Züchtung klimaresilienter Sorten über genomweite Markerprogramme und Präzisionsphänotypisierung bis zu offenen Datenplattformen und Pilotprojekten für nachhaltige Wertschöpfungsketten.
Inhalte
- Grenzüberschreitende Züchtung
- Genomik-Kollaborationen
- Klimarisiko-robuste Sorten
- offene Datenaustauschformate
- Standardisierte Feldtests
Grenzüberschreitende Züchtung
Gemeinsame Zuchtprogramme verknüpfen Genpools, Klimazonen und Testnetzwerke und verkürzen so Selektionszyklen im Getreidebereich. Durch abgestimmte Vorzüchtung, geteilte Phänotypdaten und standardisierte Material-Transfer-Abkommen entstehen robuste Linien, die in Nordeuropa, mitteleuropa und dem Mittelmeerraum parallel geprüft werden. Kombiniert mit Genomik, Speed-Breeding und offenen Datenkatalogen lassen sich komplexe Merkmale wie Hitze-, Trocken- und Salzstress sowie Rostresistenzen gezielt bündeln.
- Konsortiale Pipelines: Vorzüchtung → Markerentwicklung → Multisite-Tests
- Genbank-Korridore: Austausch ursprünglicher Landrassen und Wildformen
- Phänotypnetzwerke: Einheitliche Protokolle, kompatible Sensorik, geteilte Metadaten
- Public-Private-Modelle: Prekompetitive Daten, anschließende Sortenentwicklung
| Programm | Länder | Zielmerkmal | Getreide | Ergebnis |
|---|---|---|---|---|
| RustShield | DE • PL • CZ | Gelbrost-resistenz | Weizen | 4 Linien in Vorzulassung |
| DryBar | ES • PT • MA | Trockenstresstoleranz | Gerste | +8% Ertrag in Trockentests |
| NorthOat | SE • FI • DE | Beta-Glucan-Qualität | Hafer | 2 eltern in Zuchtpool |
| MaizeHeatNet | HU • RO • IT | Hitzetoleranz | Mais | 3 QTL validiert |
Wirksam wird die Zusammenarbeit durch klare Dateninteroperabilität, Benefit-Sharing nach Nagoya-grundsätzen und kompatible Zertifizierungsregeln von der Saatgutgesundheit bis zum Sortenschutz. Feldversuche entlang von Klimagradienten, High-Throughput-Phänotypisierung per Drohnen und multisaisonale Off-Season-Standorte erhöhen die Aussagekraft und beschleunigen die Selektion, während gemeinsame Qualitätslabore (Back-, Malz- und Futtertests) die Marktnähe sichern.
- Kürzere Entwicklungszeiten: Verdichtung von Generationen und Prüfzyklen
- Stabilere Leistung: Diversifizierte Resistenz- und Qualitätsprofile
- Kosteneffizienz: Geteilte Infrastruktur, geteiltes Risiko
- Schnellere Skalierung: Saatgutvermehrung über Ländergrenzen hinweg
Genomik-Kollaborationen
Transnationale Allianzen in der Getreidegenomik bündeln Sequenzierkapazitäten, Feldnetzwerke und datenkompetenz, um genetische Diversität in Weizen, Gerste, Roggen und Hafer schneller nutzbar zu machen. Durch gemeinsame Referenz- und Pan-Genome, graphbasierte Variantenkataloge und standardisierte Phänotypisierung entstehen belastbare Genotyp-Phänotyp-Verknüpfungen für Merkmale wie Hitzetoleranz, Wurzelleistung oder Rostresistenz. FAIR-konforme Datenablagen und föderierte Auswertungen ermöglichen Zusammenarbeit trotz Datenhoheit und regulatorischer Hürden; marker-Sets, Imputationspanels und priorisierte kandidatengene fließen direkt in Vorzüchtungsprogramme und multilokale Testserien ein.
- Gemeinsame Datenräume: Cloud-Workspaces mit persistenten Identifikatoren für Linien, Datensätze und Proben.
- Harmonisierte Protokolle: MIAPPE-Metadaten,einheitliche Feldlayouts,UAV-basierte Bildgebung und Ontologien für Traits.
- Reproduzierbare Workflows: Containerisierte Pipelines (z. B.Nextflow) für Variant Calling, GWAS und Genomassemblierung.
- Geteilte Infrastruktur: Long-Read- und Hi-C-Plattformen, Pan-Genome-Graphen, Imputationsreferenzen über taxa hinweg.
- Governance & Recht: ABS/nagoya-konforme Materialtransfers, klare IP-Richtlinien und Datenlizenzen für pre-Competitive-Output.
| Initiative | Partnerländer | Schwerpunkt | Schneller Nutzen |
|---|---|---|---|
| Wheat PanGenome Nexus | DE, FR, UK, AU | Pan-Genome, strukturelle Varianten | Neue Resistenzmarker für Blatt- und Gelbrost |
| Barley Climate Resilience Hub | SE, ES, ET, DE | Trocken-/Hitzestress, GWAS + eQTL | Vorstufenlinien mit stabilen Erträgen in trockenjahren |
| OpenRye Markers | PL, CZ, DE | Hybridmerkmale, Zytoplasmatische Sterilität | CC-BY-Marker-Set für Züchtungsprogramme |
| PathoTrack Cereal Rust | FR, IT, TR, MA | Pathogen-Genomik, Surveillance | Frühwarnpanel mit SNPs für Monitoring |
Enabler dieser Kooperationen sind skalierbare Bioinformatik, offene Referenzmaterialien und abgestimmte Förderlinien, die Kapazitätsaufbau und gemeinsame Feldnetzwerke priorisieren. Durch Co-Design mit Züchtungspartnern, klare Benefit-Sharing-mechanismen und die Veröffentlichung vorwettbewerblicher Ergebnisse (z. B. Markerlisten, Referenzdatensätze, Protokolle) werden Entwicklungszeiten verkürzt und Risiken verteilt.Interoperable Metadatenstandards und DOIs sichern Nachnutzbarkeit,während mehrjährige,geografisch gestaffelte Versuche die Übertragbarkeit von Genom-Befunden in reale Zuchtentscheidungen stärken.
Klimarisiko-robuste Sorten
Transnationale Züchtungsnetzwerke koppeln standortübergreifende feldversuche von der atlantischen Küste bis in kontinentale Trockenräume mit Genomik, Fernerkundung und einheitlichen Protokollen. So entstehen belastbare Selektionsindizes, die Hitze-, Trocken- und Salzstress in Kombination adressieren und zugleich Qualitätsstabilität sichern. Harmonisierte Phänotypisierung, geteilte Genbanken und gemeinsam kuratierte Datensätze (FAIR) beschleunigen die Identifikation von QTLs und Kandidatgenen; Machine-Learning-Modelle fangen G×E-Effekte ein und priorisieren Linien mit konsistentem Ertrag bei Extremereignissen.
- Kombinierte trocken-/Hitzetoleranz: stabile Kornzahl und Füllungsrate unter Hitzewellen
- Salztoleranz: verbesserte Na+/K+-Homöostase in Küsten- und Bewässerungsgebieten
- Krankheitsresistenzstapel: Gelbrost,Braunrost,Fusarium mit geringem Toxinrisiko
- Wurzelarchitektur & WUE: tiefere Durchwurzelung und effizientere Wasseraufnahme
- Standfestigkeit: reduzierte Lageranfälligkeit bei Starkregen
- Nährstoffnutzung: Ertragssicherheit bei niedrigeren N-Düngestufen
- Qualitätsrobustheit: Proteingehalt und Fallzahl stabil über Jahre
| Projekt | Schwerpunkt | Länder | Kurzresultat |
|---|---|---|---|
| DryYield-Net | Weizen-Hitzetoleranz | DE-FR-IT-ES | +5% ertrag bei Hitzewellen |
| SaltBridge | Gerste-Salztoleranz | PL-DK-NO | Stabile TKG auf salzhaltigen Böden |
| RustGuard | Gelbrost-Resistenz | DE-UK-PL-CZ | QTL-Stacking,3 Jahre längere Haltbarkeit |
| SpeedGrain | Speed Breeding + GS | NL-DE-SE | Zykluszeit −40% |
Präzisionsvorstufen mit wilden Verwandten (z. B. Aegilops tauschii, Hordeum spontaneum), Marker-gestütztes Introgressieren und Genomische Selektion liefern Linien, die in Multi-Standort-Netzen von mediterraner Dürre bis baltischer Kälte abgesichert sind. Implementierungsschwerpunkte umfassen offene Datenlizenzen, regionale Saatgutvermehrung und klimarisikobasierte Sortenempfehlungen auf Basis historischer und projizierter Wetterprofile. Partizipative Streifenversuche mit Landbetrieben verkürzen die Feedbackschleife; qualität bleibt durch protein- und fallzahlstabile Back- und Malzprofile erhalten, während Monitoring-Kennzahlen wie Ertragsvarianz (−12% unter Dürre) und Lagerindex (−18% bei Starkregen) die Robustheit transparent belegen.
Offene Datenaustauschformate
In europaweiten Konsortien im Getreidebereich hat die Nutzung offener, maschinenlesbarer Formate die Integration von Genotyp-, Phänotyp- und Umweltdaten entscheidend vereinfacht. Einheitliche Metadatenstandards wie MIAPPE in Kombination mit ISA-Tab sowie etablierte Formate wie VCF und GFF3 ermöglichen reproduzierbare Workflows über Ländergrenzen hinweg. Durch die Kopplung mit kontrollierten Vokabularen (z. B. Crop ontology) und klaren Lizenzierungen werden Datenportabilität, Datenqualität und Skalierbarkeit gestärkt, was schnelle Meta-Analysen, robustere Züchtungsentscheidungen und belastbare Modellierungen für Klimaanpassung unterstützt.
- Interoperabilität: Harmonisierte Schemata verbinden Feldversuche, Labordaten und Fernerkundung.
- Nachnutzbarkeit: Klare Metadaten und offene Lizenzen sichern langfristigen mehrwert.
- Transparenz: Versionierte Datensätze und auditierbare Pipelines erhöhen Vertrauen.
- Automatisierung: Standardisierte Strukturen erleichtern ETL-Prozesse und Batch-Analysen.
Praktische Erfolge reichen von synchronisierten Multistandort-Analysen bis zur raschen Zusammenführung von Wetter-, Boden- und Ertragsdaten für Vorhersagemodelle. Offene Formate beschleunigen die Überführung von entdeckungen in Zuchtprogramme, da Ergebnisse ohne proprietäre Hürden teilbar sind und Schnittstellen zu Analysewerkzeugen bestehen. Insbesondere die Kombination aus FAIR-Prinzipien, persistenten Identifikatoren und automatisierten exports (z. B. JSON/CSV aus BrAPI-kompatiblen Systemen) hat die Zusammenarbeit zwischen Datenzentren,Feldstationen und Züchtungsunternehmen substantiell vereinfacht.
| Format/Standard | Einsatz | Vorteil |
|---|---|---|
| MIAPPE + ISA-Tab | Phänotyp- und Metadaten aus Feldversuchen | Konsistente Beschreibung, Vergleichbarkeit |
| VCF | Genotypdaten von weizen, Gerste, Roggen | Kompakt, weit verbreitet |
| GFF3 | Genomannotation für Referenzassemblies | Einheitliche Feature-Struktur |
| netCDF | Wetter- und Bodendaten für Modellierung | Skalierbar, maschinenlesbar |
| CSV/JSON | Plotdaten, Versuchsanordnungen, BrAPI-Exports | Einfache Integration in Pipelines |
Standardisierte Feldtests
Durch die länderübergreifende Harmonisierung von Protokollen entsteht eine belastbare Vergleichbarkeit von Merkmalen, Umwelten und Managementpraktiken. Einheitliche SOPs, verankerte Kontrollsorten, synchronisierte Kalibrierung von Sensorik sowie abgestimmte Skalen für Krankheits- und Qualitätsscores erhöhen Reproduzierbarkeit und statistische Power. So lassen sich Genotyp-Umwelt-Interaktionen mit höherer GxE-Auflösung quantifizieren, während standardisierte Datenschemata (z. B.MIAPPE) und FAIR-Daten den Austausch und die Wiederverwendung beschleunigen.
- Versuchsdesign: identische parzellenlayouts,Randomisierung,mehrjährige Mehrortprüfungen
- Referenzen: gemeinsame Check-Sorten und Ringkalibration der Bonituren
- Messung: verabredete Phänotyping-Fenster,Drohnen-/Sat-Daten,Bodenfeuchte-Standards
- Datenfluss: validierte Pipelines,Versionierung,offene Metadaten
- Qualität: vordefinierte QC-Schwellen,Blindduplikate,Outlier-regeln
Praxisbeispiele zeigen messbare Effekte auf Züchtungsfortschritt und Risikomanagement. In transnationalen Ringsystemen stieg die Selektionsgenauigkeit unter Trockenstress um 8-12 %, Fehlklassifikationen in Krankheitsratings sanken durch gemeinsame Kontrollen um bis zu 20 %, und die Zeit bis zur Kandidatenentscheidung verkürzte sich um eine Vegetationsperiode. Gleichzeitig liefern abgestimmte Stress-Gradienten robuste Benchmarks für Resilienz, etwa bei Gelbrost, Hitzewellen oder Lageranfälligkeit, und stärken die Übertragbarkeit von Ergebnissen in Züchtungs- und Beratungsprogramme.
| Netzwerk | Länder | Getreide | Fokus | Ergebnis |
|---|---|---|---|---|
| Alpine-baltic Wheat core | AT, DE, LT | Weizen | Hitze / Trockenheit | +10 % Genauigkeit |
| Atlantic-Danube Barley Ring | FR, HU, RO | Gerste | Fusarium | −18 % Ratingfehler |
| Iberian-Nordic Oat Track | ES, SE | Hafer | Kälte / Lager | −1 Jahr bis Auswahl |
Welche Programme zeigen Erfolge bei der Rostbekämpfung im Weizen?
Die Borlaug Global Rust Initiative vernetzt Forschung von Ostafrika bis Südasien, kombiniert Feldüberwachung, Genotypisierung und rasche Sortenverbreitung. Resistenzgene wie Sr24/Sr57 wurden pyramisiert; Frühwarnsysteme senkten Ausbruchsrisiken messbar.
Wie hat HeDWIC hitze- und trockenheitstolerante Sorten vorangebracht?
Das Heat and Drought Wheat Advancement Consortium (HeDWIC) bündelte Partner aus Mexiko,Australien,Indien und Europa. Gemeinsame Phänotypisierung und genomische Selektion lieferten Linien mit stabilen Erträgen unter Hitze und Trockenheit.
Welche Ergebnisse lieferte das EU-Projekt WHEALBI für Weizen und Gerste?
Das EU-Projekt WHEALBI verknüpfte Genressourcen, Genomik und Feldversuche für Weizen und Gerste. Panels aus Landrassen und Wildformen ermöglichten GWAS; Introgressionen verbesserten Resilienz und Qualität in mehrumweltlichen prüfserien.
Inwiefern beschleunigen globale Daten- und Materialplattformen die Züchtung?
Plattformen wie Genesys, GrainGenes und DivSeek erleichtern transnationalen Zugang zu Passports, Genotyp- und Phänotypdaten. Einheitliche Ontologien,DOIs und FAIR-Praktiken erhöhen Wiederverwendbarkeit; FAO-SMLS regelt Materialtransfer.
Was gilt als erfolgreiches Beispiel für ernährungsorientierte Getreideforschung?
HarvestPlus und CGIAR-Programme entwickelten zinkangereicherten Weizen,validiert in Pakistan,Indien und Ostafrika. Multistandortprüfungen bestätigten Nährstoffstabilität und Akzeptanz; Saatgutpartnerschaften skalierten die Ausbringung.
