Neue Wege in der Pflanzenzüchtung: Weizen als Schlüssel zur nachhaltigen Landwirtschaft
Stickstoffdünger ist ein zentrales Element intensiver Landwirtschaft – verursacht aber auch massive Umweltprobleme. Mehr als die Hälfte des jährlich ausgebrachten Stickstoffs geht verloren, gelangt in Luft und Gewässer und trägt zur Klimaerwärmung, Bodenversauerung und Artensterben bei. Eine zukunftsweisende Entwicklung kommt nun aus Österreich: Ein Team der Universität Wien rund um Molekularbiologen Wolfram Weckwerth erforscht, wie Weizensorten mit Hilfe ihrer Wurzelexsudate und in enger Zusammenarbeit mit ihrem Mikrobiom Stickstoffverluste verringern können.
Das Holobiont-Konzept: Pflanze und Mikrobiom als Einheit
Der neue Ansatz stellt die Beziehung zwischen Pflanze und Bodenmikroben in den Mittelpunkt – ein System, das als Holobiont bezeichnet wird. Das bedeutet: Nicht nur die genetische Ausstattung der Pflanze selbst, sondern auch ihre mikrobiellen Partner werden aktiv in die Züchtung einbezogen. Besonders interessant: Manche Weizensorten sind in der Lage, sogenannte biologische Nitrifikationsinhibitoren (BNIs) über ihre Wurzeln abzugeben. Diese Stoffe bremsen die Umwandlung von Ammonium zu Nitrat im Boden – ein Prozess, der sonst Stickstoffverluste fördert.
Schematische Darstellung des anorganischen Stickstoffkreislaufs im Boden und der Rolle von BNIs aus Wurzelausscheidungen bei der Hemmung des Nitrifikationsprozesses. © Ghatak/Weckwerth
Wiener Forschung mit internationalem Netzwerk
Die Studien, an denen auch Forschungseinrichtungen aus Australien, Indien, Japan, Kanada und Mexiko beteiligt sind, zeigen: Es gibt innerhalb bestehender Weizensorten deutliche Unterschiede in der Fähigkeit zur BNI-Produktion. Für Landwirte bedeutet das: Zukünftig könnten Sorten gezielt ausgewählt werden, die das Mikrobiom im Boden positiv beeinflussen und den Stickstoff effizienter nutzen – mit weniger Dünger und geringerer Umweltbelastung.
Künstliche Intelligenz trifft Landwirtschaft
Ermöglicht wird dieser Fortschritt auch durch moderne Technologien. Die Wiener Forschungsgruppe kombiniert sogenannte PANOMICS-Daten (genomisch, metabolisch, mikrobiell) mit Machine-Learning-Verfahren. Ziel ist eine neue Generation von Züchtungsprogrammen, die in kürzester Zeit robuste Sorten hervorbringen – nicht nur für Weizen, sondern potenziell auch für andere Getreide- und Ackerkulturen.
Potenzial für BäckerInnen, LandwirtInnen und die gesamte Branche
Für Österreichs BäckerInnen, KonditorInnen und Cafetiers sind klimaresiliente, nachhaltige Getreidesorten von großer Bedeutung. Gerade in Anbaugebieten mit wachsenden Herausforderungen durch Hitze, Trockenheit und Nährstoffverarmung könnten neue Sorten die Rohstoffbasis sichern – qualitativ hochwertig und umweltschonend. Auch der biologische Landbau könnte profitieren, ebenso wie Produzenten von Spezialmehlen oder Backwaren mit Nachhaltigkeitsanspruch.
Wissenschaftlicher Wandel mit Praxisrelevanz
Das Holobiont-Prinzip eröffnet neue Möglichkeiten für eine zukunftssichere Landwirtschaft – mit Relevanz entlang der gesamten Wertschöpfungskette vom Feld bis zur Backstube. Die Forschungen aus Wien unterstreichen einmal mehr die Bedeutung heimischer Forschung im globalen Kontext. Es geht nicht nur um neue Sorten, sondern um ein neues Denken: weg von der isolierten Pflanze, hin zu einem ganzheitlichen Ökosystemverständnis in der Pflanzenzüchtung.