Meilensteine der Zuckerrübenzüchtung
Herausforderungen und Chancen für die Zuckerrübe und für HILLESHÖG
Dr. Gerhard Steinrücken
(in: HILLESHÖG - Die ersten 100 Jahre)
Auf den ersten Blick könnte die Zukunft der Zuckerrübe herausfordernd wirken, mit weltweit stattfindenden Reduktionen der Anbauflächen, insbesondere in Westeuropa, als Resultat der steigenden Zuckerausbeute, die auf die Züchtung und verbesserte Methoden im Rübenanbau zurückzuführen ist. Parallel hat die starke Wettbewerbskraft des Rohrzuckers die Rübenzuckerindustrie zu einer Reduktion der Produktionskosten gezwungen. Weltweit hat die Zuckerrübe gegenüber dem Zuckerrohr als Rohstoff für die Zuckerproduktion stetig Marktanteile verloren. Heute stammen weniger als 25 % der insgesamt produzierten Saccharose aus Zuckerrüben, der Rest wird aus Zuckerrohr hergestellt.
Großes Wachstumspotential für die Zuckerrübe
Jedoch positiv betrachtet, zusätzlich zu dem jährlich um mehr als 2 % wachsendem Zuckermarkt, benötigt die Ethanolproduktion zunehmend mehr Kohlehydrate produzierende Pflanzen. Der Weltmarkt für Zucker und Ethanol bietet deshalb für die Zuckerrübe ein großes Wachstumspotential. Allerdings müssen Zucker oder Rohstoffe aus der Rübe auf Weltmarktpreisniveau konkurrenzfähig sein, um eine nachhaltige Zukunft zu haben. Wir müssen uns daher mit großen Einsatz in spezifischen Projekten engagieren mit dem Ziel, die Wettbewerbsfähigkeit der Zuckerrübe in verschiedenen Bereichen der Rohstoffproduktion zu stärken: nicht nur in der Zuckerproduktion, sondern auch für alternative Verwendungen, wie Ethanol. Ein Zuchtfortschritt bei Zuckerrüben von etwa 1,5 % jährlich, wie man ihn in den letzten 30 bis 50 Jahre erfahren hat, wird nicht ausreichen, um die konkurrenzfähige Rohstoffproduktion in wirtschaftlichen "High Cost" Regionen zu sichern.
Low Input Sorten für mehr Wirtschaftlichkeit
Weitere Aktivitäten der Zuckerrübenzüchtung müssen sich auf die Verbesserung der Zucker- oder der Rohstoffproduktionskapazität und auf die Wirtschaftlichkeit der Zuckerrübe im Vergleich zum Zuckerrohr konzentrieren. Low Input Sorten sind eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen. Die Produktionskosten auf Landwirtebene können durch Kombination von Krankheitsresistenzen gesenkt werden, die eine optimierte Anwendung von Pflanzenschutzmitteln ermöglichen. Herbizidresistenz ist in Verbindung mit hoch wirksamen, dabei biologisch abbaubaren Herbiziden für die Umwelt und für den Anbauer vorteilhaft. Über diese Resistenzeigenschaften hinaus, müssen die Erträge auf den Feldern der Landwirte weiter steigen, während auf Zuckerfabrikebene die Fixkosten sinken müssen. Neben einer Steigerung des Ertrags je Zeiteinheit ermöglicht die Ausdehnung der Wachstumsperiode durch frühere Aussaat und spätere Ernte weitere Produktivitätszunahmen. Frosttoleranz kombiniert mit hoher Schossresistenz könnte eine Verlängerung der Vegetationsperiode ermöglichen und dadurch den Zuckerertrag pro Hektar und Jahr erhöhen. Wesentliche Rentabilitätszunahmen können auch durch Verlängerung der Verarbeitungskampagne und damit verbundener Fixkostensenkung der industriellen Produktion erreicht werden. Verminderte Zuckerverluste während der Lagerung oder die Aussaat von Zuckerrüben im Herbst mit einer Ernte Ende Juli würden möglicherweise die Länge der Verarbeitungskampagne verdoppeln. Zuckerproduktion erfolgt nicht nur in "High Cost" Ländern. Zuckerrohr hat den Vorteil in "Low Cost" Ländern zwischen dem nördlichen und südlichen 30. Breitengrad Rohstoff zu produzieren. Die Umwelten dieser Regionen sind bezüglich ihrer Eignung für den Zuckerrübenanbau noch nicht ausreichend untersucht worden.
„Zuckerrübe bietet Zuckerrohr die Stirn“
Jedoch ist das Potential der Zuckerrübe, bei hohen Temperaturen und geringerem Wasserbedarf zu wachsen, allgemein bekannt. Ebenso kann geeignetes Material mit mehreren Krankheitsresistenzen, wie auch höherer Trockenstresstoleranz, entwickelt werden und würde in vielen Regionen, in denen Zuckerrohr unter dem Salzgehalt und der Trockenheit leidet, eine Alternative bieten. Die Notwendigkeit, Zuckerrübensorten für sehr unterschiedliche klimatische Bedingungen zu entwickeln, wird durch die Weiterentwicklung von Züchtungstechnologien unterstützt. Die Identifizierung von Genen und Allelen mit DNA-Markern wird immer effizienter. Gensequenzierung wie auch die Suche nach potentiellen Markern mittels Chiptechnologie werden bald Herausforderungen der Vergangenheit sein. Durch die zunehmende Anwendung molekularer Marker für eine gezielte genotypische Selektion werden Sorten entstehen die speziell an bestimmte Umwelten angepasst sind; die aber auch als Ergebnis kostenintensiver und konzentrierter Forschung in der Landwirtschaft und Biotechnologie ("Genomik") „hochwertige“ Gene enthalten. Eine molekulare Modellierung des Zuckerstoffwechsels, der Lagerfähigkeit der Rüben und der Zuckerextrahierbarkeit könnte die Rentabilität der Zuckerrübe weiter verbessern. Frühzeitige, multiplexe Selektion auf verschiedene Eigenschaften durch Marker steigert die Selektionseffizienz in späteren Ertragsversuchen. Auf diese Weise könnten andere Leistungsmerkmale sowie spezielles Rübenmaterial für die Ethanolproduktion besser entwickelt werden Mit weiter verbesserten Züchtungswerkzeugen wird die Verwendung der genetischen Ressourcen verwandter Arten in eine neue Dimension vorstoßen. Wenn positive Allele, die für interessante Eigenschaften verantwortlich sind, leichter identifiziert und von unerwünschten Genen getrennt werden können, könnte die vorhandene genetische Variation im Wildrübenmaterial viel besser ausgenutzt werden als es gegenwärtig der Fall ist. Die derzeitige Beschränkung auf einfach vererbte monogene Eigenschaften, wie Krankheitsresistenzen, wird nicht länger nötig sein. Die Kopplung unerwünschter Eigenschaften mit einem interessanten Gen wird ein viel geringeres Problem sein und selbst komplexer vererbte polygene Eigenschaften, wie der Ertrag, könnten von der Einbindung neuer genetischer Variation profitieren, selbst durch Integration neuer Allele von bekannten Genen.
Neue Perspektiven durch genotypische Selektion
Neue Märkte könnten durch die Einführung von Genen für Leistungsmerkmalen geschaffen werden, die in anderen Produkten als Zucker resultieren und den Landwirten sowie der Verarbeitungsindustrie neue Perspektiven bieten. Es bedarf weiterer Forschung, um die komplexen Beziehungen zwischen Genen innerhalb eines bestimmten Genoms zu verstehen und um die Einführung von neuen Genen in einen bestimmten Genombereich zu erleichtern. Während der Evolution haben sich in Pflanzen verschiedene Mechanismen entwickelt, die vor einem Befall durch Krankheitserreger schützen, aber auch vor dem Eindringen fremder DNA in das Genom - eine große Hilfe bei den Resistenzreaktionen gegen Viren, aber ein großes Problem beim Übertragen von Genen in Pflanzen. Ist ein Gen erst einmal erfolgreich im Genom integriert, gestaltet sich die Steuerung der Genexpression – die Aktivierung des benötigten Gens, ohne die Expression anderer Gene zu verändern – immer noch schwierig. Daher erfordert die Feineinstellung der Genexpression und die Herstellung eines optimalen Grads der Expression am Zielort (Zelle oder Organ) weitere intensive Forschung. Die Züchtung wird sich von der „phänotypischen“ in Richtung der „genotypischen“ Selektion verändern, was die Notwendigkeit impliziert, den Unterschied zu analysieren - mit anderen Worten, wie die Umwelt die Ausprägung der Gene beeinflusst. Schnell zunehmende Mengen an Informationen über Genotypen auf Markerdaten basierend, an Umweltdaten, die Wetterund Bodenbedingungen enthalten, wie auch an allen phänotypischen Daten über die Sorten- oder Materialleistung werden für die Informationstechnologie von morgen kein Problem sein. Die große Herausforderung wird später jedoch das Analysieren und Verstehen der Daten für eine effiziente und zielgerichtete Verwendung in der Forschung und Züchtung darstellen. Interaktionen in zehnfach dimensionalen Systemen müssen unter Berücksichtigung der chaotischen Struktur der Information statistisch ausgewertet werden. Züchtung wird nicht einfacher und auch nicht günstiger werden – ganz im Gegenteil. Verschiedene Fachleute werden gebraucht, um mit viel mehr Präzision und Effizienz zu erreichen, was die Züchter bis jetzt mit ihren Händen, Augen und Gefühl selektiert haben. Dies impliziert, dass Forschung und Züchtung nur dort Erfolg haben können, wo Team-Netzwerke gut zusammenarbeiten und man nicht länger in der individualistischen Arbeitsumgebung eines einzelnen Züchters agiert. Forschungsmanagement muss heute sicherstellen, dass das Personal und die Infrastruktur, die in der Lage sind, mit diesen Herausforderungen zurechtzukommen, bei Bedarf auch verfügbar sind.
Syngenta entwickelt Synergien
für eine interessante Zukunft der Zuckerrübe
Eine der Stärken von Syngenta ist ihre Fähigkeit, Synergien über Kulturen zu entwickeln und das beeindruckende Gesamtbudget von Forschung und Entwicklung in die Leistungen für ihre Kunden zu mobilisieren. HILLESHÖG sieht einer herausfordernden, aber äußerst interessanten Zukunft entgegen. Die Weltmarktentwicklungen für Zucker und Ethanol zeigen den wachsenden Bedarf an hoch effizienten Kulturen, wie der Zuckerrübe, HILLESHÖG freut sich auf die Herausforderungen der Zukunft unds wird darauf mit der Einführung von hochqualitativen Sorten antworten. HILLESHÖG hat die Ambition, seine Rolle als bedeutender Technologiepartner und als Anbieter von Lösungen für neue Fragestellungen weiter auszubauen.
