Innovationen bei der Prüfung von Pflanzensorten mit einem Fokus auf Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit
Neue Pflanzensorten sind ein wesentlicher Bestandteil einer produktiven Landwirtschaft. Die Markteinführung neuer Pflanzensorten setzt voraus, dass sich die neuen Kandidatensorten von den bestehenden Sorten unterscheiden, hauptsächlich unter Berücksichtigung morphologischer Kriterien. Darüber hinaus müssen die Merkmale einheitlich und stabil sein. Diese Prüfung der Unterscheidbarkeit, Homogenität und Beständigkeit (DUS) ist für die Erteilung des Sortenschutzes(öffnet in neuem Fenster) erforderlich. Die neue Sorte muss überdies eine gute Leistung zeigen. Dies wird durch die Prüfung des Wertes für Anbau und Nutzung (VCU) ermittelt, der die Leistung von Pflanzenarten durch die Bewertung von Merkmalen wie Ertrag, Qualität und Krankheitsresistenz bemisst. Die DUS und VCU sind Teil der europaweiten rechtlichen Prüfungen. Das EU-finanzierte Projekt InnoVar(öffnet in neuem Fenster) hat sich zum Ziel gesetzt, die Effizienz dieser Prüfungen zu erhöhen und die Prüfkapazitäten durch den Einsatz modernster Technologien auf Widerstandsfähigkeits- und Nachhaltigkeitsmerkmale zu erweitern. Hierdurch erleichterten InnoVar und sein Schwesterprojekt INVITE(öffnet in neuem Fenster) die Einführung neuer Pflanzensorten, die besser an verschiedenartige Bedingungen und nachhaltige Bewirtschaftungsmethoden angepasst sind.
Genomik, Phänomik und Bildgebung
Die Genomik birgt ein enormes Potenzial für den Einsatz bei der DUS- und VCU-Prüfung, weil die Anzahl der in kostenintensiven Feldversuchen benötigten Vergleichssorten sinkt und somit die Effizienz steigt. Die Phänomik, bei der Drohnen zur Erfassung von Informationen über die Pflanzenentwicklung genutzt werden, reduziert den Zeitaufwand für die Messung von Merkmalen im Vergleich zur arbeitsintensiven manuellen Erfassung. „InnoVar hat gezeigt, dass die Genomik mehrere für DUS- und VCU-Prüfungen relevante Merkmale identifizieren kann, und dass Luftbilder in beide Prüfungen integriert werden können, was die Effizienz der Prüfung erhöht. Außerdem hat das Projekt gezeigt, dass die DUS-Prüfung in nur einem Jahr an zwei Standorten anstelle von einem Standort in zwei Jahren durchgeführt werden kann“, erklärt Projektkoordinatorin Lisa Black vom Institut für Agrarlebensmittel und Biowissenschaften(öffnet in neuem Fenster).
Das Potenzial von Umweltdaten und maschinellem Lernen ausschöpfen
Umweltdaten sind ein wichtiger Faktor bei der Eignungsbewertung von Sorten für verschiedene Anbauszenarien. Bodentyp und Wettermuster sind entscheidend für die Leistung und werden in Anbetracht des Klimawandels immer wichtiger. Maschinelles Lernen ermöglicht die Suche nach Mustern sowie Vorhersagen zur Leistungsfähigkeit von Sorten auf der Grundlage komplexer Genomik-, Phänomik- und Umweltdaten. InnoVar hat ein innovatives Empfehlungssystem für Pflanzensorten entwickelt, das den HPLRTM-Ansatz (High Performance Low Risk, HPLRTM) im Hinblick auf eine hohe Leistung und ein geringes Risiko verwendet, um die Reaktion von Sorten auf Stoffeinträge je nach Kultur und Standort zu bewerten. Es identifiziert und bewertet die Sorten hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit. „Unser Fokus auf die Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit anstelle der Leistungsmaximierung wird sicherstellen, dass neue Pflanzensorten einen wichtigen Beitrag zu nachhaltigen landwirtschaftlichen Systemen leisten, die widerstandsfähiger gegenüber klimatischen Herausforderungen sind“, sagt Black.
Neue Datenbank und Modell für die Zukunft
InnoVar führte umfangreiche Feldversuche durch und überwand dabei die herausfordernden Unterbrechungen aufgrund von COVID-19 für die versuchsweise Verteilung von Saatgut in fünf agroklimatischen Zonen und 10 Ländern. Dies ermöglichte es dem Team, eine Datenbank mit harmonisierten Genomik-, Phänomik-, Phänotypen- und Umweltdaten zu erstellen, die aus DUS- und VCU-Prüfungen in ganz Europa erhoben wurden. Das Projekt hat deutlich gezeigt, dass das Sortenprüfungsverfahren auf die agroklimatischen Zonen zugeschnitten sein sollte, obgleich in Europa Potenzial für eine regionenüberschreitende Harmonisierung besteht. Die Ergebnisse von InnoVar wurden über das Gemeinschaftliche Sortenamt (CPVO) der EU und den Internationalen Verband zum Schutz von Pflanzenzüchtungen (UPOV) an Sortenprüfstellen sowie mittels Outreach-Aktivitäten an Landwirtschaftsbetriebe verbreitet. „Künftige Projekte können auf den Ergebnissen von InnoVar aufbauen, um sicherzustellen, dass effizientere Sortenprüfungsmethoden eingeführt werden, die Informationen zur Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit erfassen“, lautet das Fazit von Black. Die neuen Pflanzensorten werden in Europa voraussichtlich auf große Akzeptanz stoßen, da sie den neuen Herausforderungen des Klimawandels gewachsen sind.
