Das Verbundprojekt MAGIC-KlimaBack zielt darauf ab, Weizensorten mit hoher Backqualität bei reduziertem Stickstoffbedarf zu entwickeln. Fünf Partner bündeln ihre Expertise in Züchtung, Analytik und Modellierung: die Universität Bielefeld, das Max Rubner-Institut, das Julius Kühn-Institut, die Martin Luther-Universität Halle-Wittenberg und das Unternehmen KWS Saat SE. Das Projekt arbeitet daran, beste Brotqualität zu erzeugen und zugleich Treibhausgase zu reduzieren. Das vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft geförderte Projekt läuft bis Dezember 2027.
Bundeslandwirtschaftsminister Cem Özdemir übergab jetzt die Förderurkunden an die Verbundpartner. „Deutschland ist das Brotland Nummer eins dank unserer großartigen Bäckereien und heimischen Landwirtschaft, die das hochwertige Getreide dafür anbaut“, sagte Özdemir. „Damit das so bleibt, brauchen wir kreative Lösungen im Kampf gegen die Klimakrise, die heute schon Anbau und Ernten erschweren. Ein Beitrag zum Klimaschutz ist die Minderung des Stickstoffdüngereinsatzes beim Anbau von Backweizen, aber natürlich darf die gute Backqualität darunter nicht leiden. Wie dieser Spagat gelingen kann, erforscht das Projekt MAGIC-KlimaBack.
© BMEL
Weizen-Genvielfalt begünstigt innovative Anpassungen
Das Genom des Weizens ist sehr komplex, es umfasst rund 17 Milliarden Basenpaare und mehr als 100.000 Gene. Was das Forschen mit der wichtigsten Getreideart in Deutschland besonders anspruchsvoll macht, bietet zugleich eine riesige Chance. Denn: Große genetische Vielfalt bedeutet auch große Anpassungsfähigkeit an neue Herausforderungen. Diese Chance wollen Wissenschaftler*innen in den kommenden drei Jahren in ihrem gemeinsamen Projekt nutzen. Ziel ist, durch innovative Methoden der Pflanzenzüchtung die Entwicklung von Weizen mit einer verbesserten Proteinnutzungseffizienz voranzutreiben. Dieser Weizen soll zukünftig dazu beitragen, das Klima um Tausende Tonnen an Treibhausgasen zu entlasten und Brot in Deutschland somit klimaschonender zu erzeugen.
Neue Ansätze zur Reduktion von Düngemitteln
Proteinnutzungseffiziente Sorten sind Sorten, die bei relativ geringem Proteingehalt eine gute Backqualität zeigen. Bisher wird hohe Backqualität von Weizen vor allem mit einem hohen Proteingehalt im Korn assoziiert, der wiederum meist mit einer intensiven Stickstoffdüngung sichergestellt wird. Doch die Erzeugung von Stickstoffdünger und die auf dem Acker entstehenden Lachgas-Emissionen in Folge der Düngung haben einen hohen Anteil an den in der Landwirtschaft ausgestoßenen Treibhausgasen. Neue Untersuchungen der Projektpartner weisen einen möglichen Ausweg aus dem Dilemma: Sie konnten zeigen, dass es einzelne Sorten mit einer hohen Backqualität trotz vergleichsweise geringen Proteingehalts gibt. Diese sogenannten Korrelationsbrecher stehen nun im Fokus der Forschung und sollen es zukünftig ermöglichen, Weizen mit hoher Backqualität bei verringertem Einsatz von Stickstoffdünger klimaschonend zu produzieren.
Interdisziplinäres Vorgehen in der Weizenzüchtung
Um diese Forschungsansätze in den kommenden drei Jahren effektiv zusammenzuführen, nimmt das Verbundprojekt MAGIC-KlimaBack seine Arbeit auf. Gemeinsam bringt das Projektteam modernste Züchtungstechnologien, analytische Verfahren und modellbasierte Ansätze zusammen, um die Backweizensorten von morgen zu entwickeln. Wenn das Vorhaben erfolgreich ist, könnte es seinen Nutzen für das Klima und das Backen nicht nur für deutsche Landwirt*innen, Müller*innen, Bäcker*innen und die ganze Produktionskette im Land beweisen, sondern auch weltweit ausstrahlen: von der Ukraine bis Indien, von Australien bis Kanada – Weizen wird überall angebaut.
Bielefelder Forschende analysieren Weizenproteine
Die Universität Bielefeld übernimmt, zusammen mit dem Max Rubner-Institut, die Analyse der Proteine und Stoffwechselprodukte im Weizenmehl. „Wir untersuchen, welche spezifischen Proteine für die Backqualität verantwortlich sind“, erklärt Professorin Dr. Romy Schmidt-Schippers vom Centrum für Biotechnologie (CeBiTec) der Universität Bielefeld. Sie leitet das Teilprojekt der Universität Bielefeld gemeinsam mit Professor Dr. Karsten Niehaus. „Wir kombinieren für die Untersuchungen Massenspektrometrie mit Züchtungsforschung“, erklärt Niehaus. „So können wir genau bestimmen, welche Proteine die Backqualität beeinflussen.“ Die Analysen werden durch die neue „Core Facility OMICS“ unterstützt, einer neuen zentralen Forschungseinrichtung der Universität Bielefeld. Die generelle Proteinmenge des Weizenmehls ist nicht das Kriterium für eine gute Backqualität. Es müssen die Proteine identifiziert werden, die entscheidend für das Backverhalten sind. Sind solche Proteine identifiziert, können heute die korrespondierenden Gene leicht ermittelt werden. Dies ermöglicht wiederum der Getreidezüchtung, solche Sorten auszuwählen, die besonders viele dieser gewünschten Proteine enthalten.
Das Max Rubner-Institut (MRI) koordiniert das Projekt. Sein Institut für Sicherheit und Qualität bei Getreide, am Standort Detmold, führt Qualitätsbestimmungen sowie standardisierte Backversuche durch. Die Martin Luther-Universität Halle-Wittenberg stellt eine neuartige Winterweizenpopulation bereit und wertet die erhobenen Daten mittels KI-Programmen aus. Die Firma KWS Saat mit Hauptsitz in Einbeck setzt für das Projekt großflächige Feldversuche um und produziert Saatgut unter konventionellen und ökologischen Bedingungen in der gleichen Umwelt. Das Julius Kühn-Institut in Quedlinburg bewertet das Treibhausgas-Minderungspotenzial neuer proteinnutzungseffizienter Weizensorten mittels Agrarökosystemmodellen. So werden für verschiedene Regionen vielversprechende Anbauverfahren und Düngestrategien für bekannte Sorten und vergleichend für zukünftige proteinnutzungseffiziente Sorten untersucht.
Ziel: Klimaschutz in der Landwirtschaft fördern
Das Projekt MAGIC-KlimaBack ist am 1. September 2024 gestartet und läuft bis Dezember 2027. Das Vorhaben wird vom BMEL im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms „Klimaschutz in der Landwirtschaft“ mit 1.127.913 Euro gefördert. Mit dem 2023 gestarteten Forschungs- und Innovationsprogramm fördert das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) Projekte, die dazu beitragen sollen, die Treibhausgas-Emissionen in der Landwirtschaft zu mindern.
Über weitere Details zum Projekt berichten das Max-Rubner-Institut und das BMEL.
