Sowohl weltweit als auch in Deutschland ist Weizen noch immer eine der meistangebauten Kulturen: Um die 220 Mio. ha Weizen wachsen jährlich weltweit, bei etwa gleichbleibender Anbaufläche.

In Deutschland schwankt der Anbau von Winterweizen zwischen 3,2 und rund 2,8 Mio. ha. Somit ist es nachvollziehbar, dass sich die Züchter intensiv mit dem Getreide befassen. Dabei ist gerade Weizen einer der schwierigsten Züchtungskandidaten: Die ursprünglich drei Genome haben sich teils vermischt, überlappen sich oder bestehen nebeneinander.

Ansätze der Züchter

Dabei war die gezielte Züchtung bislang erfolgreich: Die Erträge ließen sich steigern, Qualitäten sichern und das mit möglichst gesunden Sorten. Dass die modernen Sorten den älteren dabei einen Schritt vo­raus sind, bestätigten Studien des Forschungsverbundes BRIWECS (Breeding Innovation in Wheat for Resilient Cropping Systems): Moderne Sorten erzielten nicht nur unter intensiven, sondern auch unter extensiven Anbaubedingungen höhere Erträge. Die Ertragssteigerung ist demnach stabil.

Doch zum einen kommt sie nicht immer in der Praxis an; neben der Genetik spielen Umwelteinflüsse eine immer größere Rolle. Durch die Klimaveränderung mit mehr Extremwetterereignissen sind die Pflanzen ähnlich gebeutelt, wie durch zunehmenden Schädlingsdruck. Künftig werden wohl auch neue oder bislang eher unbedeutende Krankheiten oder Schädlinge eine größere Rolle spielen.

Zum anderen nehmen Reglementierungen zu, z. B. durch eingeschränkte Düngung und immer weniger verfügbare Pflanzenschutzmittel. In der Folge kleinerer Wirkstoffpaletten entwickeln sich mehr Resistenzen, zudem werden Indikationslücken greifbar. Das liegt auch daran, dass die Landwirte den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln reduzieren sollen, wie es z. B. im Green Deal der EU verankert ist.

Wo sind Lösungen?

Denn die Heraus­forderungen machen deutlich, dass in der Getreidezüchtung nicht allein der Ertrag, sondern auch andere Eigenschaften relevant sind. Im Weizen sind das z. B.:

• Durch eine höhere Stickstoffeffizienz ­ließe sich Dünger besser nutzen.

• Noch standfestere Sorten könnten den vermehrten Starkregen- und Sturmereignissen besser begegnen.

• Trocken- und hitzetolerantere Sorten ließen die Qualitäten weniger schnell einbrechen.

• Gegen Krankheiten und Schädlinge tolerante oder resistente Sorten würden nicht nur gesunde Ernten garantieren, sondern auch den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln minimieren.

Diese Wunschliste ließe sich über die Genetik des Weizens erfüllen, doch trotz der guten Voraussetzungen – immerhin ist das Weizengenom seit 2018 vollständig sequenziert – wird das nicht einfach. So sind für z. B. trockenheitstolerante Eigenschaften mehrere Gene verantwortlich.

Es ist zwar in Argentinien seit 2020 trockentoleranter Weizen zugelassen. Doch in die sogenannten HB4-Sorten ist ein Gen aus Sonnenblumen eingezüchtet. Solch transgene Pflanzen sind in der EU nicht zugelassen und werden es auch nicht. Ähnlich schwierig ist es, dauerhafte Krankheitstoleranzen langfristig einzuzüchten.

Genome-Editing als Chance

Einen Hoffnungsschimmer aus züchterischer Sicht bieten Genome-Editing-Methoden. Namentlich am bekanntesten ist wohl die Methode CRISPR/Cas: Mit dieser „Gen-Schere“ können Züchter in einem Genom sehr präzise Mutationen erzeugen. Die Methode wird als deutlich effektiver bezeichnet als das Genom wahllos mit Strahlen zu beschießen oder auf das Zufallsprinzip der Kreuzung zu hoffen.

Hoffnung darin setzt auch das deutsche Forschungsprojekt PILTON (Pilztoleranz von Weizen mittels neuer Züchtungsmethoden). Über 50 kleine und große deutsche Züchterhäuser arbeiten seit 2020 unter der Koordination der Gemeinschaft zur Förderung von Pflanzeninnovation e. V. (GFPi) daran, dem Weizen eine dauerhafte Pilztoleranz gegen mehrere Schaderreger zu verschaffen. Dieser Ansatz soll längerfristig dabei helfen, den Fungizideinsatz zu senken.

Die Methode der Wahl dafür ist CRISPR/Cas, mit der die Züchter einen natürlichen, pflanzeneigenen Abwehrmechanismus stärken wollen. Diesen schaltet Weizen natürlicherweise ein, sobald ein Pilzerreger eingedrungen ist. So wird die Schadwirkung gemildert, allerdings schwächt sich diese Reaktion nach einiger Zeit ab und der Pilz kann weiter Schaden anrichten.

Mittlerweile sind die Züchter ein gutes Stück vorangekommen: Sie haben das für das Abschalten des Abwehrmechanismus zuständige Repressor-Gen zunächst in Sommerweizen bearbeitet, sodass die Pilzabwehr länger anhält. Zudem ist die Eigenschaft in allen Teilgenomen wirksam und wird an die Nachkommen weitergegeben.

Wie nach­haltig diese ersten Ergebnisse sind, prüften die Forscher 2021 und 2022 im Gewächshaus. Dazu sprühten sie Pilzsporen auf die Blätter des mit CIRSPR/Cas gezüchteten Sommerweizens – tatsächlich zeigten die Pflanzen Abwehrreaktionen.

Mittlerweile waren die Züchter auch bei Winterweizen erfolgreich, auch wenn diese Versuche noch nicht ganz abgeschlossen sind: Die Genom-Editierung war erfolgreich, das Merkmal wird ebenfalls an die Nachkommen vererbt. Wie diese dann auf Pilzsporen reagieren, steht noch nicht abschließend fest.

Fraglich bleibt, wie sich die Pflanzen unter realistischen Bedingungen verhalten. Auch wenn für PILTON keine Freilandversuche geplant sind, hakt es doch in diesem Punkt immer noch an den gesetzlichen Grundlagen. Durch die Gentechnik-Gesetze der EU gelten Pflanzen wie der pilz­tolerante Weizen des PILTON-Projektes als gentechnisch veränderter Organismus (GVO).

Freilandversuche müssten nach dem Gentechnik-Recht genehmigt und durchgeführt werden. Seit dem Sommer 2023 liegt ein Vorschlag der EU-Kommission für eine Reform der Gentechnik-Gesetze auf dem Tisch – doch bislang konnten sich die Mitgliedsstaaten nicht einigen. Und vor den Europawahlen wird das wohl auch nicht passieren.