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Übersichtsarbeit

Obst- und Rebenzüchtung im Zeitraffer

Fruit and grapevine breeding in time lapse

Henryk Flachowsky1 und Reinhard Töpfer2
Affiliationen
1 Julius Kühn-Institut (JKI) – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Züchtungsforschung an Obst, Dresden
2 Julius Kühn-Institut (JKI) – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Rebenzüchtung, Siebeldingen

Journal für Kulturpflanzen, 73 (7-8). S. 197–203, 2021, ISSN 1867-0911, DOI: 10.5073/JfK.2021.07-08.03, Verlag Eugen Ulmer KG, Stuttgart

Kontaktanschrift
Prof. Dr. Henryk Flachowsky, Julius Kühn-Institut (JKI) – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Züchtungsforschung an Obst, Pillnitzer Platz 3a, 01326 Dresden, E-Mail: henryk.flachowsky@julius-kuehn.de
Zur Veröffentlichung eingereicht/angenommen
6. Mai 2021 / 29. Juni 2021
Dies ist ein Open-Access-Artikel, der unter den Bedingungen der Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz (CC BY 4.0) zur Verfügung gestellt wird (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de).
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Zusammenfassung

Die wenigsten Menschen übersehen 100 Jahre. In der Obst- und Rebenzüchtung, bei denen eine Sortenentwicklung 20 bis 30 Jahre erfordert, scheint die Zeit daher stehen zu bleiben. Der Blick im Zeitraffer offenbart ­jedoch einen erheblichen Zuchtfortschritt mit vielen ­neuen Sorten. Auch wenn die heutigen Probleme mit ande­ren Vokabeln beschrieben werden und sich Zuchtziele und deren Begründung im Detail verschieben, es ist vieles gleich geblieben: früher standen Probleme der Bekäm­pfung von Schadorganismen (Sicherung der Ernäh­rung, Mangel an Pflanzschutzmitteln) genauso im Fokus wie heute (Wirkstoffverluste und Nachhaltigkeit), früher war eine Klimaanpassung genauso ein Thema (frühere Reife erwünscht) wie heute, nur haben sich (zumin­dest bei Rebe) die Vorzeichen umgekehrt (spätere Reife erwünscht). Im Zuge des „Green Deal“ mit seiner „Farm to Fork- Strategie“ hat die EU ehrgeizige Ziele und längst überfällige Vorgaben für die Verwirklichung einer „grünen Landwirtschaft“ mit Minimierung der negativen Auswirkungen auf die natürliche Umwelt festgelegt. Das ehrgeizige Ziel, den Einsatz von Pestiziden zu halbieren, erfordert eine Anpassung aller Anbausysteme, insbesondere bei pflanzenschutzintensiven Kulturen wie Obst- und Weinbau. Diese Kulturen stehen zudem in besonderer Weise für eine Kulturlandschaft mit hoher Wirtschaftskraft durch Naherholung und Tourismus.

Ehrgeizige Ziele können nur durch die Umsetzung von Innovationen erreicht werden. Angesichts der Transformationsziele in Richtung Nachhaltigkeit reicht eine individuelle unternehmerische Innovation jedoch nicht aus, um die ambitionierten Ziele zu erreichen – ein syste­mischer Innovationsansatz ist erforderlich. In einem von Erfolg verwöhnten System bestehen teils erhebliche Behar­rungstendenzen anstatt proaktiv Innovationen anzu­gehen. Doch der Weg ist vorgezeichnet: Klimawandel zwingt zum Sortenwandel. Daraus ergibt sich eine Chance für neue robuste Sorten.

Stichwörter: Obstzüchtung, Rebenzüchtung, dauerhafte Resistenz, Schorf, Mehltau, Schwarzfäule, Botrytis, Klimaanpassung

Abstract

Since not many people outlive 100 years, it appears that time stands still during the 20 to 30 years, which is required to develop a new variety in fruit and grapevine breeding. However, a time-lapse will reveal considerable breeding progress with the development of many new cultivars. Although breeding requirements and objectives of recent times are described in different vocabulary, not much has changed from times past. For example, problems of combating harmful organisms (food security, lack of plant protection products) are just as much a focus today (loss of active ingredients and sustainability) as in the past. In addition, breeding for climatic adaptation in the past (for earlier maturity, for example) is same as today, only (at least for grapevine) the goal is reversed for late maturity traits.

In the wake of the ‘Green Deal’ with its ‘Farm to Fork Strategy’, the EU has set ambitious goals and long overdue targets for achieving ‘green agriculture’ with minimization of negative impacts on the natural environment. The ambitious goal of halving the use of pesticides requires adaptation of all farming systems, especially for pesticide-intensive crops such as orchards and vineyards. These crops also represent in a special way a cultural landscape with high economic power through local recreation and tourism.

Ambitious goals can only be achieved by implementing innovations. However, given the transformation goals towards sustainability, individual entrepreneurial innovation is not enough to achieve the ambitious goals. Thus, a systemic approach to innovation is required. In a system that has previously experienced huge success, there are sometimes tendencies to not innovate. Nevertheless, the current and future challenge is clear: climate change is forcing breeding for climatic adaptation that will ultimately lead to variety change. This situation presents an opportunity for new robust varieties.

Key words: fruit breeding, grapevine breeding, durable resistance, scab, powdery mildew, black rot, botrytis, climate adaptation

Historie der Züchtung

Die Züchtung neuer Sorten bei Obst (Apfel, Kirsche, Erdbeere) und Weinreben ist sehr zeitaufwendig und eine Generationenaufgabe. Sie dauert wenigstens 20 bis 30 Jahre und erfordert Kontinuität in den Züchtungsprogrammen, die den Schlüssel zum Erfolg legt (Töpfer et al., 2011). Neue Sorten sind immer ein Kompromiss auf der Zeitachse im Hinblick auf die Kombination der zahlreichen gewünschten und z. T. sehr komplexen Eigenschaften. Zu denen zählen neben einer hohen Produktqualität auch die Resistenz gegen biotische und abio­tische Stressfaktoren sowie zahlreiche obst- bzw. weinbauliche Eigenschaften. Der Zuchterfolg bei Obst und ­Reben ist in besonderer Weise mit Qualitätsfragen verknüpft, denn nur geschmacklich einwandfreie Sorten und deren Produkte finden Akzeptanz beim Konsumenten. Da über Geschmack trefflich gestritten werden kann, darf es nicht verwundern, wenn in einem Für und Wider auch gerne Vorurteile gepflegt werden. In so manchen Blindverkostungen können neue Sorten/Produkte selbst Spezialisten positiv überraschen. Das deutet an, wie subjektiv Bewertungen sind und spiegelt sich auch in den unterschiedlichen Vermarktungsstrategien wider.

Obstzüchtung

Die Kreuzungszüchtung bei Obst hat ihren Anfang in der zweiten Hälfte des 18. Jh. Seit dieser Zeit werden in Deutschland gezielt Kreuzungen durchgeführt. Die Sorte 'Adersleber Kalvill' (Ersterwähnung 1830) gehört wohl zu den ersten deutschen Obstsorten, die durch künstliche Bestäubung entstanden sind. Verbunden mit dem Ziel, den Obstbau wirtschaftlich zu gestalten, wurden ab der zweiten Hälfte des 19. Jh. verschiedene staatliche Züchtungsprogramme (z. B. Geisenheim, Dresden-Pillnitz, Müncheberg) initiiert. Deren Ziele lagen neben der Verbesserung von Fertilität und Frosthärte vor allem in der Erhöhung der Resistenz gegenüber pilzlichen Schaderregern, wie dem Apfelschorf (Venturia inaequalis). Ein Teil der in diesen Institutionen durchgeführten Arbeiten, zu denen auch die Nutzung der russischen Sorte 'Stein-Antonowka' mit polygener Schorfresistenz (Müncheberg) gehört, waren Ausgangspunkt für die Resistenzzüchtung in vielen Züchtungsprogrammen weltweit. In Folge der Trennung der beiden deutschen Staaten nach 1945 ­wurde die Obstzüchtung in der ehemaligen Bundesrepublik sowohl in staatlichen Forschungseinrichtungen (z. B. Köln-Vogelsang, Ahrensburg, Jork) als auch an Universitäten und Hochschulen (z. B. Gießen, Hohenheim, München, Geisenheim) und von Privatpersonen fortgesetzt. In der DDR war die Obstzüchtung staatlich organisiert und ab 1971 in Dresden-Pillnitz konzentriert. Seit der Wiedervereinigung Deutschlands erfolgt die systematische Obstzüchtung vorwiegend in Dresden-Pillnitz, wo sich heute das Institut für Züchtungsforschung an Obst des Julius Kühn-Instituts (JKI) dieser Aufgabe widmet. Neben der Pillnitzer Züchtung existieren noch weitere staatliche und nichtstaatliche Züchtungsinitiativen. Viele deutsche Züchtungen haben den Obstbau weltweit beeinflusst. Zu diesen gehören u. a. die von v. Sengbusch gezüchtete Erdbeersorte 'Senga Sengana', die Gießener Unterlagen der GiSelA-Serie, die Pillnitzer Apfelsorten der ‚Pi‘- und ‚Re‘-Serie, die Geisenheimer Säulenäpfel der ‚Proficats‘- und ‚Procats‘-Serien, die Scharka-toleranten bzw. -resistenten Pflaumensorten aus Geisenheim und Hohenheim sowie die aus Jork stammende Süßkirschensorte 'Regina'.

Rebenzüchtung

In Europa wurde die Züchtung von Weinreben als Folge der Einschleppung der nordamerikanischen Schadorganismen Echter Mehltau (1845, Erysiphe necator), Reb­laus (1863, Daktulosphaira vitifoliae) und Falscher Mehltau (1878, Plasmopara viticola) sowie Schwarzfäule (1885, Guignardia bidwellii) eingeleitet. Züchter, hauptsächlich in Frankreich, verwendeten amerikanische Wildarten und interspezifische Hybriden, die sogenannten amerikanischen Hybriden aus dem 19. Jh. Aus diesen wurden einerseits Unterlagen selektiert, die Anfang des 20. Jh. mit der Einführung des Pfropfrebenanbaus zur Entschärfung des Reblausproblems und dem ersten erfolg­reichen biotechnologischen Schädlingsbekämpfungsverfahren führten. Andererseits waren die resultierenden Nachkommen in der Edelreiszüchtung, die sogenannten französischen Hybriden, weniger erfolgreich. Sie litten größtenteils unter unzureichender Weinqualität und konnten daher auf dem Weinmarkt nicht überzeugen. Diese Sorten prägten das Vorurteil von Hybriden als Sorten von schlechter Qualität, das in weiten Teilen der Weinwelt noch heute anzutreffen, aber für modernes Zuchtmaterial wissenschaftlich nicht begründbar ist. ­Obwohl bereits einige dieser französischen Hybridsorten (z. B. 'Seyval Blanc', 'Vidal Blanc') eine gute Leistung/Qualität und erhebliche Züchtungsfortschritte zeigten, erloschen die frühen französischen Züchtungsaktivitäten in der ersten Hälfte des 20. Jh. mit dem Ausscheiden der ersten Züchtergeneration. Die insgesamt schlechten Erfah­rungen mit amerikanischen und französischen Hybri­den in Europa führten zur Aufgabe der Rebenzüchtung in Ländern wie Frankreich oder Italien. Einige Resistenz­züchtungsprogramme wurden jedoch wie in Ungarn oder Deutschland fortgesetzt. Konsequenz und Kontinuität in diesen Ländern führten zu einer Reihe sehr interessanter Sorten. Gegen Ende des 20. Jh. kamen in Deutschland die ersten Sorten auf den Markt (z. B. 'Phoenix', 'Regent'), die eine hohe Widerstandsfähigkeit und gute Weinqualität zeigten. Seitdem sind viele neue Sorten auf den Markt gekommen. Diese bieten Winzern die Möglichkeit, ihr Sortenportfolio zu erweitern. In der jüngeren Vergangenheit wurden Resistenzzüchtungs­programme, z. B. in Frankreich oder Italien, wiederbelebt, in denen die verfügbaren Sorten, z. B. aus Deutschland und Ungarn, als Kreuzungspartner Verwendung finden.

Stand der Züchtung

Die Züchtungsprogramme in Deutschland bei Obst und Reben zählen zu den weltweit führenden. Die staatliche Unterstützung, langjährige Erfahrungen in der Zuchtarbeit, umfangreiches Zuchtmaterial und die Verfügbarkeit genetischer Ressourcen sind die Grundlagen für diesen Erfolg. Den zweiten Baustein liefert die Züchtungsforschung mit Methoden im Bereich der strukturellen (genetische und QTL-Kartierung, Markerentwicklung und markergestützte Selektion, Sequenzierung etc.) und funktionellen Genomanalyse (Gentechnik, Genome Editing). Neuerdings kommen Verfahren der digitalen Phänotypisierung als innovative Werkzeuge der Züchtung hinzu.

Obstzüchtung

Die Erwartungen des Handels und der Verbraucher an neue Obstsorten sind heute extrem hoch. Das betrifft nicht nur das Aussehen und den Geschmack der Früchte. Transport- und Lagerfähigkeit, ein gutes Shelf life sowie hohe Fruchtfleisch- und Schalenfestigkeit gehören ebenso dazu wie der Gehalt an gesundheitsfördernden Inhalts­stoffen. Eine weitere Herausforderung stellt die Selektion von regional angepassten Sorten dar, um den verschiedenen lokalen Klimabedingungen gerecht zu werden. Viele neue Sorten werden diesen Anforderungen bereits gerecht. Ein gutes Beispiel dafür ist 'Areko' (Abb. 1), eine attraktive, großfruchtige und gutschmeckende Süßkirschsorte aus der Züchtung des JKI, die aufgrund ihrer hervorragenden Fruchteigenschaften eine wertvolle Bereicherung für den Obstbau ist. Zukunftsweisend ist auch die hochproduktive Sauerkirsche '­Taurus' (Abb. 1). Sie verbindet sehr gute Fruchteigenschaften mit guter Widerstandsfähigkeit gegenüber pilzlichen Schaderregern, wie Monilia-Spitzendürre (Monilia laxa) und der Sprühfleckenkrankheit (Blumeriella jaapii). Aufgrund des hohen Gehaltes an Zucker und Fruchtsäure sowie der starken Farbintensität ist 'Taurus' ideal für die Verarbeitung geeignet.

Abb. 1. Neue Kirschensorten aus der Züchtung des JKI.
 Links: Süßkirschensorte 'Areko', Rechts: Sauerkirschen­sorte 'Taurus'. Fotos: M. Schuster, JKI.

Abb. 1. Neue Kirschensorten aus der Züchtung des JKI. Links: Süßkirschensorte 'Areko', Rechts: Sauerkirschen­sorte 'Taurus'. Fotos: M. Schuster, JKI.

Auch bei der Verbesserung der Resistenz sind erste Fortschritte zu verzeichnen. So gibt es inzwischen viele Apfelsorten mit einer monogenen Schorfresistenz (meist Rvi6) am Markt (Tab. 1). Diese ist zum Teil noch kombiniert mit Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuerbrand (Erwinia amylovora) und/oder Apfelmehltau (Podosphaera leucotricha). Für die Züchtung von Sorten mit dauerhafter Resistenz bedarf es jedoch der Kombination von mehreren Resistenzen, die gegen das gleiche Pathogen gerichtet sind. Hier sind vor allem beim Apfel erste vielversprechende Sorten in der Entwicklung (Tab. 1, Abb. 2).

Tab. 1. Beispiele für die Sortenentwicklung bei Apfel und wichtige Resistenzen aufgrund genetischer Fingerab­drücke und Feldbeobachtungen.

Schritte der Züchtung

Rea Gold

Rea Juice

Rea Bellina

Rea Agata

Kreuzungsjahr

1995

1995

2000

2000

Sortenschutz

2016

2016

Ukraine, beantragt

Ukraine, beantragt

Pflanzenschutzeinsparungspotential

60–70 %

60–70 %

75–80 %

75–80 %

Merkmal

 

 

 

 

Apfelschorf

+ Rvi6

+ Rvi6

+++ Rvi2, Rvi4

+++ Rvi2, Rvi4

Apfelmehltau

+

+

 

+

Feuerbrand

 

 

 

+

Apfelfaltenlaus

+

+

+

++ Sd1

Abb. 2. Neue Apfelsorten aus der Züchtung des JKI.
 Links: 'Rea Bellina', Rechts: 'Rea Gold'. Fotos: A. Peil, JKI.

Abb. 2. Neue Apfelsorten aus der Züchtung des JKI. Links: 'Rea Bellina', Rechts: 'Rea Gold'. Fotos: A. Peil, JKI.

Künftig wird neben der Sortenzüchtung der kontinuierlichen Entwicklung von neuem Ausgangsmaterial eine große Bedeutung beigemessen. So konnte durch Artbastardierungen sowie den Aufbau von Sammlungskollek­tionen aus den Ursprungsgebieten der Kirsche die genetische Basis für die Züchtung bei Süß- und Sauerkirsche in den letzten Jahren systematisch erweitert werden. Im Ergebnis steht der Züchtung heute vielfältigstes Material mit interessanten Werteigenschaften und Widerstands­fähigkeit gegenüber verschiedenen Krankheiten zur Verfügung.

Bei Apfel wurden die in der ersten Hälfte des 20 Jh. begon­nenen Arbeiten auf dem Gebiet der Resistenzzüchtung kontinuierlich fortgesetzt. Um diese Arbeiten effektiver zu gestalten, wurde im Jahr 2011 ein Programm zur markergestützten Selektion gestartet. Seit dieser Zeit hat es auf diesem Gebiet eine enorme Entwicklung gegeben (Abb. 3). Durch die gezielte Anwendung einer stetig ansteigenden Anzahl von Markern für verschiedene Resistenzgene war es möglich, die genetische Ausgangsbasis stark zu erweitern. Heute existieren bereits Zuchtklone mit Kombinationen von bis zu vier Schorfresistenzgenen. Damit ist die Züchtung der Schaffung von Sorten mit ­einer dauerhaften Resistenz einen wesentlichen Schritt nähergekommen.

Abb. 3. Markergestützte Selektion zur Erweiterung der ge­netischen Basis für die Verbesserung der Resistenz in der Apfelzüchtung.
 Rvi…, Bezeichnung für ein­zelne Schorfresistenzgene; Pl…, Bezeichnung für einzelne Mehltauresistenzgene; FB_..., Bezeich­nung für einzelne Feuer­brandresistenzgene; Sd1, Resistenzgen gegenüber Apfelfaltenlaus Dysaphis devecta.

Abb. 3. Markergestützte Selektion zur Erweiterung der ge­netischen Basis für die Verbesserung der Resistenz in der Apfelzüchtung. Rvi…, Bezeichnung für ein­zelne Schorfresistenzgene; Pl…, Bezeichnung für einzelne Mehltauresistenzgene; FB_..., Bezeich­nung für einzelne Feuer­brandresistenzgene; Sd1, Resistenzgen gegenüber Apfelfaltenlaus Dysaphis devecta.

Rebenzüchtung

Klimawandel und Nachhaltigkeit sind die treibenden Kräfte für die Entwicklung neuer Rebsorten. Sorten der ersten Generation, z. B. 'Phoenix' oder 'Regent', reifen unter heutigen Bedingungen im Durchschnitt früh (zwei bis drei Wochen früher als vor 30 bis 40 Jahren, als frühe Reife und hohe Mostgewichte (Zuckerbildungsvermögen) prioritäre Zuchtziele waren). Sie sind von einfachen Resistenzen gegen Echten und Falschen Mehltau geprägt. Mit der erfolgten Zulassung und Klassifizierung der ­neuen Rebsorten 'Calardis Blanc' und 'Felicia' im Jahr 2020 und die für dieses Jahr erwartete Klassifizierung von 'Calardis Musqué' stehen weitere qualitativ hochwertige Rebsorten bereit. Diese neuen Sorten bieten dem Winzer eine Reihe von Vorteilen, die sie für neue Märkte relevant machen und für Verbraucher eine Entdeckungsreise wert sind. Neben ihrer hohen Produktqualität zeigen diese Sorten teils Mehrfachresistenzen gegen Echten Mehltau, Falschen Mehltau und Schwarzfäule sowie Wider­standsfähigkeit gegen Botrytis (Tab. 2, Abb. 4).

Das elegante Bouquet aus tropischen Früchten und dezen­ten Muskataromen, kombiniert mit angepasster Säure führt zu frischen, fruchtigen Weinen (und Sekten) aus 'Calardis Blanc' ('Calardis Musqué' × 'Seyve Villard' 39–639) mit moderatem Alkoholgehalt. Die weinbaulichen Vorteile von 'Calardis Blanc' sind die hohe Beständigkeit gegen Falschen Mehltau und Schwarzfäule, die mittlere Beständigkeit gegen Echten Mehltau, die mittlere bis hohe Widerstandsfähigkeit gegen Botrytis und eine hohe Toleranz gegenüber Sonnenbrand. Aufrechtes Wachstum, Austrieb mit 'Riesling' und Reifung eine Woche vor dem 'Riesling' beschreiben weitere wichtige Merkmale. 'Calardis Blanc' ist ein Prototyp für eine Generation von multiresistenten Sorten mit pyramidisierten Resistenzen (Pflanzenschutzeinsparung bis zu 80 %), erstklassiger Weinqualität sowie Anpassung an einige durch den Klimawandel hervorgerufene Veränderungen. Der Name „Calardis“ lehnt sich an die historische Bezeichnung für Geilweilerhof (Calardiswilre = Gailhardsweiler) an.

'Felicia' ('Sirius' × 'Vidal Blanc') zeichnet sich durch ­einen blumigen Weintyp aus, oft kombiniert mit Aromen reifer gelber Früchte (Banane, Melone). Der Wein erinnert in seiner unkomplizierten Art an 'Müller-Thurgau'-Weine. Seine Resistenzen für Echten Mehltau, Falschen Mehltau und Botrytis sind als mittlere Resistenzen einzustufen. Die Sorte besitzt zudem eine hohe Resistenz gegenüber Schwarzfäule. Es können bis zu 70 % der Fungizide eingespart werden.

Die filigrane und dennoch deutliche Aromatik mit komplexen Fruchtnoten und würzigem Muskatton umgeben einen vollmundigen Wein von besonderer Harmonie und Finesse. 'Calardis Musqué' ('Bacchus' × 'Seyval Blanc') bildet seit Jahrzehnten die Avant­garde unter unseren Zuchtstämmen in Sachen Weinqualität. Sie ist weinbaulich nicht in allen Belangen die perfekte Sorte (die Laubarbeit und eine leichte Sonnenbrandanfälligkeit erfordern Beachtung), entschädigt aber dafür mit Ihrer Qualität. Mittlere Resistenzen für Echten Mehltau, Falschen Mehltau und ­Botrytis sowie hohe Resistenz gegenüber Schwarz­fäule zeichnen 'Calardis Musqué' aus und erlauben eine Reduktion des Pflanzenschutzes um bis zu 60 %.

Abb. 4. Neue Rebsorten aus der Züchtung des JKI.
 Links: 'Calardis Blanc', Mitte: 'Felicia', Rechts: 'Calardis Mus­que'.

Abb. 4. Neue Rebsorten aus der Züchtung des JKI. Links: 'Calardis Blanc', Mitte: 'Felicia', Rechts: 'Calardis Mus­que'.

Tab. 2. Beispiele für die Sortenentwicklung jüngster Rebsorten und wichtige Resistenzen aufgrund genetischer Fingerabdrücke und Feldbeobachtungen.

Schritte der Züchtung

Calardis Blanc

Felicia

Calardis Musqué

Kreuzungsjahr

1993

1984

1964

Sortenschutz

2018

2009

2024/2025 erwartet

Jahr der Klassifizierung

2020

2020

2021 erwartet

Artzughörigkeit

V. vinifera

V. vinifera

V. vinifera

Pflanzenschutzeinsparungspotential

bis zu 80 %

bis zu 70 %

bis zu 60 %

Merkmal

Calardis Blanc

Felicia

Calardis Musqué

Echter Mehltau

++ Ren3, Ren9

++ Ren3, Ren9

++ Ren3, Ren9

Falscher Mehltau

+++ Rpv3.1, Rpv3.2

++ Rpv3.1, Rpv3.3

++ Rpv3.2

Schwarzfäule

+++

+++

+++

Traubendichtea

locker

locker

mittel bis locker

a Die Dichte oder Kompaktheit einer Traube ist eng mit der Widerstandsfähigkeit gegenüber Botrytis korreliert. Lockere Trauben­­architektur gilt als physikalische Barriere und erlaubt ein schnelleres Trocknen. Feuchtigkeit in Trauben begünstigt das Botrytis-Wachs­tum.

Zukunft der Züchtung

Obst- und Weinbau prägen die Kulturlandschaft, schaffen eine hohe regionale Identität mit hohen primären (Obst- und Weinbau selbst) aber auch sekundären wirtschaftlichen Potentialen (Tourismus und Naherholung). Beide Produktionszweige weisen ein hohes Image auf, die Produktionsrealitäten sind jedoch noch weit von den Zielen des „Green Deal 2030“ entfernt. Durch die hohe Nachfrage nach Pestiziden zur Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten und angesichts der wachsenden Herausforderungen durch den Klimawandel stehen Obst- und Weinbau an einem Scheideweg. In der Weinbau­praxis blockiert derzeit die außerordentlich enge Bindung traditioneller Sorten an die gängigen Vermarktungskonzepte Sorteninnovationen. Im Obstbau ist die Situation aufgrund der z. T. starren Anforderungen des Handels sehr ähnlich. Ein wichtiger Schritt in Richtung Nachhaltigkeit erfordert einen Übergang zum Anbau robus­ter Sorten/Klone, die an den Klimawandel angepasst sind.

Eine gezielte Verbesserung der Resistenz traditioneller Sorten ist jedoch nach Stand der Technik nicht ohne gentechnische Eingriffe möglich. Solche Eingriffe eröffnen neue Wege, sie werden jedoch vielfach kritisch disku­tiert und stehen bei Obst und Reben noch in den Anfängen. Bislang wurden erst wenige Gene funktional getestet; sie vermitteln nach Genübertragung Resistenz in traditionellen Sorten (Vanblaere et al., 2011, Broggini et al., 2014, Schouten et al., 2014). Neue Züchtungstechniken stehen am Anfang einer potentiellen Anwendung und müssen in der Züchtung bei Obst und Reben erst noch implementiert und validiert werden. Wie die resultierenden Sorten dann rechtlich einzustufen sein werden, ist eine politische Entscheidung und soll an dieser Stelle nicht thematisiert werden. Zunächst sind in den kommenden Jahren technische Hürden bei der Implementierung von z. B. CRISPR/Cas zu beseitigen. Die Regenera­tion von Obst und Reben in Zellkultursystemen ist sehr aufwendig und oft nur bei ausgewählten Geno­typen erfolgreich. Es ist zwar denkbar, dass Gene für Anfällig­keit (z. B. mlo und drm6 gegenüber Echtem und Falschem Mehltau bei Rebe bzw. mlo sowie HIPM und DIPM gegenüber Mehltau und Feuerbrand bei Apfel) ­gezielt ausgeschaltet werden können, bisherige Versuche waren jedoch nicht in jedem Fall erfolgreich (Giacomelli et al., 2019, Pessina et al., 2016; 2017).

Die klassische Züchtung hat aufgrund der Fortschritte bei der Identifizierung und Introgression von Resistenzen aus Wildarten zahlreiche neue Resistenzen erschlossen. Diese werden sukzessive an das Qualitätsniveau von Elitesorten herangeführt und für die Sortenentwicklung genutzt. Derzeit stehen den Rebenzüchtern mit Zielrichtung „Sorten für nördliches Weinbauklima“ die Resistenzen Run1, Ren1, Ren3/Ren9 gegen Echten Mehltau und Rpv1, Rpv3–1, Rpv3–2, Rpv3–3, Rpv10 und Rpv12 gegen Falschen Mehltau zur Verfügung. Insgesamt sind weit mehr Resistenzgenorte beschrieben, die jedoch noch in Elitematerial überführt werden müssen. In der Apfelzüchtung sieht es ähnlich aus. Hier stehen der Züchtung heute 18 Resistenzgene gegenüber Apfelschorf zur Verfügung. Auch für Feuerbrand, Apfelmehltau und verschiedene Insekten gibt es bereits mehrere nutzbare Resistenzen (Hanke et al., 2020).

Zuchtstämme bzw. Zuchtklone und erste Sorten mit pyramidisierten Resistenzen werden heute bereits getestet. Künftige Sorten werden jeweils zwei oder drei Resistenzen gegen den gleichen Erreger tragen und sollen mit einem minimalen Pflanzenschutz kultiviert werden können. Anpassungen an die Auswirkungen des Klimawandels (z. B. Spätfrost, Hitze, Sonnenbrand, Krankheitsdruck) und Veränderungen in den Inhaltsstoffen der Früchte bzw. der Zusammensetzung der Produkte, die bei Trauben maßgeblich die Weinqualität beeinflussen, stehen zunehmend im Blick der Züchtungsforschung. Geeignetes Pflanzenmaterial für die Analyse wurde inner­halb der letzten Dekade entwickelt, welches die Grund­lage für genetische Studien bildet. Dank der raschen Entwicklung der Genomanalysetechniken und der Phäno­typisierung werden die Analysen präziser und steigern mit ihren Resultaten den Zuchtfortschritt. Derzeit laufen einige Verbundforschungsprojekte, die mit Hilfe von Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) die Erhebung von Merkmalsdaten beschleunigen werden. Das JKI hat in den vergangenen Jahren wichtige methodische Grundsteine gelegt und Merkmale wie Botrytis-Festigkeit auf der Ebene der Traubenarchitektur (Rossmann et al., 2020, Richter et al., 2020, Rist et al., 2019) und Beerenhaut-Permeabilität und -festigkeit (Herzog et al., 2015, Barré et al., 2019, Haucke et al., 2021) analysiert. Auch bei Obst wurden erste Projekte in diese Richtung gestartet. Es wird erwartet, dass nutzerfreundliche Anwendungspipelines in den kommenden Jahren zur Verfügung stehen.

Erklärung zu Interessenkonflikten

Die Autoren erklären, dass keine Interessenskonflikte vorliegen.

Literatur

Barré, P., K. Herzog, R. Höfle, M.B. Hullin, R. Töpfer, V. Steinhage, 2019: Automated phenotyping of epicuticular waxes of grapevine berries using light separation and Convolutional Neural Networks. Computers and Electronics in Agriculture 156, 263-274, DOI: 10.1016/j.compag.2018.11.012.

Broggini, G.A.L., T. Wöhner, J. Fahrentrapp, T. Kost, H. Flachowsky, A. Peil, … C. Gessler, 2014: Engineering fire blight resistance into the apple cultivar 'Gala' using the FB_MR5 CC-NBS-LRR resistance gene of Malus × robusta 5. Plant Biotechnology Journal 12 (6), 728-733, DOI: 10.1111/pbi.12177.

Giacomelli, L., T. Zeilmaker, M. Malnoy, J. Rouppe van der Voort, C. Moser, 2019: Generation of mildew-resistant grapevine clones via genome editing. Acta Horticulturae 1248, 195-200, DOI: 10.17660/ActaHortic.2019.1248.28.

Hanke, M.-V., H. Flachowsky, A. Peil, O.F. Emeriewen, 2020: Malus × domestica Apple. In: Biotechnology of Fruit and Nut Crops. Litz, R.E., F. Pliego-Alfaro, J.I. Hormaza (Eds), 2nd Edition. CAB International 2020, CABI, Boston, USA, ISBN 9781780648279.

Haucke, T., K. Herzog, P. Barré, R. Höfle, R. Töpfer, V. Steinhage, 2021: Improved optical phenotyping of the grape berry surface using light-separation and automated RGB image analysis. Vitis 60 (1), 1-10, DOI: 10.5073/vitis.2021.60.1-10.

Herzog, K., R. Wind, R. Töpfer, 2015: Impedance of the grape berry cuticle as a novel phenotypic trait to estimate resistance to Botrytis cinerea. Sensors 15 (6), 12498-12512, DOI: 10.3390/s150612498.

Pessina, S., D. Angeli, S. Martens, R.G. Visser, Y. Bai, F. Salamini, … M. Malnoy, 2016: The knock-down of the expression of MdMLO19 reduces susceptibility to powdery mildew (Podosphaera leucotricha) in apple (Malus domestica). Plant Biotechnol J. 14 (10), 2033-44, DOI: 10.1111/pbi.12562.

Pessina, S., L. Palmieri, L. Bianco, J. Gassmann, E. Van de Weg, R.G.F. Visser, … M. Malnoy, 2017: Frequency of a natural truncated allele of MdMLO19 in the germplasm of Malus domestica. Molecular Breeding 37, 7, DOI: 10.1007/s11032-016-0610-8.

Richter, R., S. Rossmann, D. Gabriel, R. Töpfer, K. Theres, R. Zyprian, 2020: Differential expression of transcription factor- and further growth-related genes correlates with contrasting cluster architecture in Vitis vinifera 'Pinot Noir' and Vitis spp. Genotypes. Theoretical and Applied Genetics 133 (12), 3249-3272, DOI: 10.1007/s00122-020-03667-0.

Rist, F., D. Gabriel, J. Mack, V. Steinhage, R. Töpfer, K. Herzog, 2019: Combination of an automated 3D field phenotyping workflow and predictive modelling for high-throughput and non-invasive phenotyping of grape bunches. Remote Sensing 11 (24), 2953, DOI: 10.3390/rs11242953.

Rossmann, S., R. Richter, H. Sun, K. Schneeberger, R. Töpfer, E. ­Zyprian, K. Theres, 2020: Mutations in the miR396 binding site of the growth-regulation factor gene VvGRF4 modulate inflorescence architecture in grapevine. The Plant Journal 101, 1234-1248, DOI: 10.1111/tpj.14588.

Schouten, H.J., J. Brinkhuis, A. Van der Burgh, J.G. Schaart, R. Groenwold, G.A.L. Broggini, C. Gessler, 2014: Cloning and functional characterization of the Rvi15 (Vr2) gene for apple scab ­resistance. Tree Genetics & Genomes 10, 251-260, DOI: 10.1007/s11295-013-0678-9.

Töpfer, R., L. Hausmann, M. Harst, E. Maul, E. Zyprian, R. Eibach, 2011: New horizons for grapevine breeding. Fruit, Vegetable and Cereal Science and Biotechnology 5 (Special Issue 1), 79-100.

Vanblaere, T., I. Szankowski, J. Schaart, H. Schouten, H. Flachowsky, G.A.L. Broggini, C. Gessler, 2011: The development of a cisgenic apple. Journal of Biotechnology 154 (4), 304-311, DOI: 10.1016/j.jbiotec.2011.05.013.


ISSN (elektronisch): 1867-0938
ISSN (print): 1867-0911
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Prof. Dr. Frank Ordon
Julius Kühn-Institut - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Erwin-Baur-Str. 27
06484 Quedlinburg
Schriftleitung
Dr. Anja Hühnlein
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E-Mail: journal-kulturpflanzen@julius-kuehn.de
Co-Schriftleitung
Dr. Ulrike Stahl
Julius Kühn-Institut - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Co-Schriftleitung Pflanzenbauwissenschaften
Prof.-Dr. Hans-Peter Kaul
Universität für Bodenkultur Wien
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