Überblick über Züchtung und Sortenwahl für den biologischen Landbau

Arncken, Christine

Hohmann, Pierre

Messmer, Monika

Organic Eprints

02.06.20211Forschungsinstitut für biologischen Landbau FiBLinfo.suisse@fibl.org, www.fibl.orgZüchtung und Sortenwahl für den biologischen LandbauUmweltsystemwissenschaften ETH / 30.3.2021„Einführung in biologische Landbausysteme“Pierre Hohmann, Christine Arncken, Monika Messmer (monika.messmer@fibl.org)Gliederung1. Züchtung als gelenkte Evolution2. „Umgebungsansatz“: Biologische Selektionsumwelt3. Pflanzenzüchtung und Gesellschaft heute4. Reaktion des biologischen Landbaus auf die Herausforderungen der Zeit 5. Beispiele Bio-Züchtung in der Schweiz6. Aktivitäten des FiBL21. Züchtung als gelenkte Evolution:  Inneres und Umgebung Vielfalt und Einschränkung3Zwei Impulse für die gelenkte Evolution Selektion auf Stufe Phänotyp = Genotyp + Umwelt + GxU-Interaktion1. Aus dem Inneren der Pflanze (Genotyp)Erbgut: Gene und Genregulierung (inkl. Epigenetik) Rekombination: Kreuzung und Neukombination von Allelen Mutationen2. Aus der Umgebung der Pflanze (Umwelt) Abiotische Faktoren wie: Bodenstruktur Feuchtigkeit Wärme Licht Nährstoffe Jahreszeitliche DynamikZüchtung beeinflusst und gestaltet beide Impulse Biotische Faktoren wie: Flora (Nachbarpflanzen) Fauna (Nützlinge, Schädlinge, Prädatoren) Mikroorganismen (im Boden und in/auf der Pflanze)4Kommerzieller AnbauSaatgutvermehrungEntwicklung einer SorteAdaption/SelektionAuslese der bestenGenotypenSortenanmeldungErhaltungszüchtungNatürlichegenetische Diversität Mutation & Neukombination der GeneVielfaltEinschränkung52. „Umgebungsansatz“:Biologische Selektionsumwelt602.06.20212Biologischer Landbau:  Arbeiten mit der Umwelt Stärkerer Einfluss von Standortfaktoren (Boden, Klima) Langsame Mineralisierung von Stickstoff im Frühjahr Orte / Phasen mit tiefer Nährstoffverfügbarkeit Beikräuter Mischkulturen Insekten & Mikroben7Feld: Jugendphase (Ende April)Konventionell BiologischLangsamere N-Mineralisierung im FrühjahrSpezifische Anforderungen an Bio-SortenGrundsätze Züchtung und Vermehrung unter biologischen Bedingungen Nachbaufähigkeit Genetische Diversität Keine Gentechnik Freier Zugang zu genetischen Ressourcen > keine PatenteHohe Ertragsstabilität und hohe Qualität Ernährungsphysiologisch wertvoll und schmackhaft Verarbeitungseignung ohne Zusatzstoffe Freiheit von Mykotoxinen VitalqualitätZüchtung als Kulturleistung: Dienst am Gemeinwohl9Spezifische Anforderungen an Bio-SortenVerzicht auf Pestizide (inkl. Beizmittel):  Krankheiten/Schädlinge: Resistente/tolerante Sorten, gesundes Saatgut, morphologische Schutzmechanismen Krähenfrass: Tiefere Aussaat, höheres TKG Beikräuter: Schnelle Jugendentwicklung, Durchwurzelung,Beschattung durch Bestockung, Toleranz gegenüberBeikraut oder StriegeleinsatzVerzicht auf Halmverkürzer:  Standfeste Sorten, auswuchsresistentVerzicht auf schnell-lösliche, mineralische Dünger:  Nährstoffeffiziente Sorten (mit ausgeprägtem Wurzelsystem und effizienter Nutzung von Symbiosen mit Bodenmikroorganismen)10Konventioneller Landbau BiolandbauSelektionsumwelt11Material Gruppe 151 über 3 Orte 9010011012013014090 100 110 120 130 140Kornertrag konventioneller Anbau (dt/ha) Kornertrag ökologischer Anbau (dt/ha)rp = 0.36rg = 0.59Selektiert unter konv.Die meisten Genotypen, die in Bio erfolgreich sind, würden bei Selektion unter Konv. verworfenVerpasste Chancen bei indirekter Selektion unter konv. Bedingungen – Beispiel Mais Uni Hohenheim – KWS AG12Selektiert unter Bio02.06.20213Sommerweizen: Rangfolge der Top 10 Konv. vs Bio    05101520253035Conv Org Conv Org Conv Org Conv Org Conv OrgLocation 1 Location 2 Location 3 Location 4 Location 5Yield Rank05101520253035Yield Rank Murphy et al., Field Crops Research (2007)133. Pflanzenzüchtung und Gesellschaft heute14Konzentration auf dem globalen SaatgutmarktPhil Howard, 2009, Visualizing Consolidation in the Global Seed Industry: 1996–2008 Sustainabilityhttps://philhoward.net/2018/12/31/global-seed-industry-changes-since-2013/15 17Konzentration auf dem globalen Saatgutmarkthttps://www.boell.de/en/2017/10/31/monsanto-and-co-from-seven-to-four-growing-by-shrinkingAnbau von GVO-Sorten in Mio haKulturarten: Sojabohne, Baumwolle, Mais, RapsQuelle: www.transgen.de (2014), ISAAA (2015)18 Konzentration und Übernahmen auf dem Saatgutmarkt Beschränkung der intensiven Züchtung auf wenige Arten Von offenen zu geschlossenen Systemen (Patente, Clubsorten) Nur wenige Sorten werden biologisch vermehrt Sehr wenige Sorten werden speziell für den Biolandbau gezüchtet Global betrachtet nimmt der Anteil an GVO Sorten stark zuFolge:  Arten- und Sortenvielfalt für den Biolandbau ist gefährdetEntwicklung in der Pflanzenzüchtung1902.06.20214Gründe für eigenständige Bio-PflanzenzüchtungInhaltliche Gründe: Bio-spezifische Zuchtziele (Folien 9/10) Mehr Kulturarten für breite Fruchtfolge inkl. Leguminosen für N-Fixierung ZüchtungseffizienzGesellschaftspolitische Gründe: Erhaltung der Vielfalt von Kulturen, Sorten und Zuchtprogrammen  Transparenz bei Kreuzungseltern und Züchtungsmethoden Dezentrale, partizipative Projekte als Gegengewicht zur Monopolisierung Ethische Grundsätze Integrität der Zelle Respektierung von Kreuzungsbarrieren Gewährleistung der Fortpflanzungsfähigkeit Nachbaufähigkeit Möglichkeit zur Weiterzüchtung204. Reaktion des biologischen Landbaus auf die Herausforderungen der Zeit 21I. Sorten aus konventioneller Züchtung: Status quo Pestizide, optimale Nährstoffversorgung  Zuchtziele und Sortenentwicklung für konventionellen Anbau Idealerweise auf Eignung im Biolandbau geprüftII. Züchtung für den biologischen Landbau: Produkt-orientiert Teilweise Berücksichtigung der Zuchtziele des Biolandbaus Keine GVO (keine Protoplastenfusion) Selektion teilweise unter Biobedingungen Letzter Vermehrungsschritt unter BiobedingungenIII. Biologische Pflanzenzüchtung: Prozess-orientiert Berücksichtigung der Zuchtziele des Biolandbaus Alle Selektions- und Vermehrungsschritte unter Biobedingungen  Züchtungstechniken im Einklang mit dem BiolandbauDreistufige Sortenwahl im Biolandbau22Konsequenzen für den Biolandbau Bio-gezüchtete Sorten, an Umwelt angepasst  Ertragsstabilität Aufbau alternativer Zuchtprogramme für kritische Kulturarten Label „Bioverita“ seit 2012 IFOAM norms: organic plant breeding seit 2012 Richtlinien „Pflanzenzüchtung und Vermehrung“ Bio Suisse März 2014235. Beispiele Bio-Züchtung in der Schweiz2435 Jahre Biologische Getreidezüchtung Peter Kunz, FeldbachWeizensorten:• Aszita• Ataro• Wiwa• Scaro• Tengri• Clivio• PizzaDinkelsorten:• Alkor• Tauro• Titan• Samir• Zürcher Oberländer RotkornLaufende Züchtungsprogramme:• Winterweizen• Winter- und Sommerdinkel• Triticale• Offenabblühende Maispopulationen• Offenabblühende Sonnenblumen• Sommererbsen• Lupinewww.gzpk.ch25Tag der Offenen Tür 22. Juni 201902.06.20215Biologische Gemüsezüchtung der Sativa Rheinau AG Züchtungsprogramme:• Zuckermais• Karotten• Zwiebeln• Kohlrabi• Brokkoli• Chinakohl• Rosenkohl• Fenchel• Sellerie• Tomaten• Zucchiniwww.sativa-rheinau.ch26Biologische Apfelzüchtung Poma Culta, Hessigkofenwww.pomaculta.org 27Futterpflanzenzüchtung AgroscopeEnglisches Raigras Arcturus –die erste unter Biobedingungen gezüchtete Gräsersorte in Europa Beat Boller286. Züchtungsstrategie des FiBL29Züchtungsstrategie des FiBLUnterstützung der Biozüchter Unterstützung bei Züchtungsstrategien, Marker-gestützte Selektion, Fundraising, Vernetzung mit anderen Züchtern & ForschernBio-Züchtungsforschung Nährstoffeffizienz und Pflanzengesundheit durch verbesserte Pflanze-Mikrobe Interaktionen Züchtung auf MischkultureignungFokus auf Kulturen mit beschränkter Sortenwahl für den Biolandbau Gentechnik- bzw. Protoplasten-freie Züchtung (Baumwolle, Brokkoli) Vernachlässigte Kulturarten v.a. Leguminosen (u.a. Erbse, Lupine)Sortenprüfung unter Bio-BedingungenUnterstützung bei der Markteinführung30Züchtung auf biotische InteraktionenPflanzen – Pflanzen WechselwirkungenPflanzen – Boden – Mikroben Wechselwirkungen Pflanzen – Fauna – Mikroben Wechselwirkungen3102.06.2021632Mögliche MSc-Arbeiten im Rahmen unserer laufenden Projekte: Resistenzzüchtung Lupine (Anthraknose) Resistenzzüchtung Erbse (Wurzelpathogene + Mikrobiom) Züchtung für MischkultureignungNutzung der Biodiversität innerhalb der Sorte  Composite Cross Populationen / Sortenmischungen Offenabblühende Populationen statt homogene Hybriden  Dezentrale evolutionäre Züchtung (moderne Landrassen)Partizipative Züchtung / SystemzüchtungVorangetrieben durch Zusammenschluss  der Landwirte der gesamten Wertschöpfungskette oder  der Gemeinschaft inkl. der kommunalen Entscheidungsträger Wertschätzung & Wertschöpfung Neue Modelle der Züchtungsfinanzierung Ownership und aktive Partizipation der Stakeholder  Saatgut als Gemeingut / Copy Left SeedNeue Konzepte - Bio-Pflanzenzüchtung33Weitere Infos zum Thema:Studie zur Beurteilung von Züchtungstechniken Vortrag und Protokoll des Expertenworkshops Grundlagenpapier zur ökologischen Pflanzenzüchtung Dossier zur Beschreibung und Beurteilung von Züchtungsmethodenhttp://www.fibl.org/de/themen/pflanzenzuechtung/pflanzenzuechtung-fibl-news.htmlBroschüre über Ökologisch-partizipative PflanzenzüchtungK.-P. Wilbois, www.fibl.org FiBL ShopNeuauflage des FiBL Dossiers «Züchtungstechniken der Pflanzenzüchtung»Co-finanziert über die Stiftung Mercator Schweiz und Mahle Stiftung Deutschland www.fibl.org FiBL ShopSaatgut aus biologischer Züchtung www.bioverita.ch34Partizipative Sortenprüfung und Baumwoll-Züchtung unter Biobedingungen in Indien FiBL, bioRe Association, Chetna Organics, Univ. DharwadVergleich verschiedener Baumwoll-Spezies Vergleich verschiedener Sortentypen (Hybriden vs. Inzuchtlinine)On station und On farm Prüfung (Bodentyp, Bewässerung)Ausbildung der Landwirte in Züchtung, Sortenevaluierung und SaatgutvermehrungPrüfung von SortenkandidatenSelektion von spaltenden Generationen (Forscher, Landwirt)35Einbezug der Landwirte in die SelektionEinzelpflanzenselektionSelektion von Sortenkandidaten36KontaktForschungsinstitut für biologischen Landbau FiBLAckerstrasse 113 / Postfach 2195070 FrickSchweizTelefon +41 62 8657-272Fax +41 62 8657-273info.suisse@fibl.orgwww.fibl.org37

Züchtung und Sortenwahl für den biologischen Landbau

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Züchtung und Sortenwahl für den biologischen Landbau

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