Institut für die Sicherheit biotechnologischer Verfahren bei Pflanzen
Naturkautschuk ist ein sehr elastisches Polymer und ein unverzichtbarer Industriewerkstoff in zahlreichen Alltagsprodukten. Der Weltmarkt für Naturkautschuk lag 2021 wertmäßig bei rund 25 Mrd. US‑Dollar; je nach Preisniveau bewegt er sich aktuell (2023/2024) grob in der Größenordnung von 25–30 Mrd. US‑Dollar. Reifen sind das Hauptanwendungsfeld: Rund 70% des Naturkautschuks fließen weiterhin in die Reifenindustrie, der Rest in diverse technische Gummi- und Latexwaren (u. a. Haushalt, Automobil, Medizintechnik). Der globale Verbrauch lag 2022 bei etwa 14,7 Mio. t und stieg 2023 auf rund 15–15,4 Mio. t; für 2024 wird ein weiterer moderater Zuwachs auf ungefähr 15,5–16 Mio. t erwartet. Zeitweilige Defizite zwischen Angebot und Nachfrage sind zyklisch und nicht neu; aktuell werden sie durch Blattfallkrankheiten, Witterungseffekte, Arbeitskräftemangel und ökonomische Zwänge im Kleinbauernsektor bestimmt. Synthetischer, erdölbasierter Kautschuk ersetzt Naturkautschuk in vielen Anwendungen teilweise, erreicht dessen einzigartige Eigenschaften (z. B. Reiß- und Ermüdungsfestigkeit durch Dehnkristallisation) in besonders anspruchsvollen Reifenanwendungen jedoch nicht. Wichtigste Quelle für Naturkautschuk ist Hevea brasiliensis. Übliche Erträge liegen bei etwa 500–1.500 kg Trockenkautschuk je Hektar und Jahr (unter intensiver Bewirtschaftung sind höhere Werte möglich). Hevea gedeiht in einem eng um den Äquator liegenden, feucht‑warmen Klimagürtel. Die global bepflanzte Fläche wird auf etwa 14 Mio. ha geschätzt; Flächenausweitungen finden vor allem in Südostasien und Teilen Chinas statt und bergen Risiken für artenreiche Tropenwälder. Seit dem Jahr 2000 sind ca. 3 Millionen Hektar Tropenwald für den Anbau von Kautschukbaumplantagen gerodet worden. Entsprechend wächst der Druck zu entwaldungsfreier Beschaffung und Rückverfolgbarkeit (u. a. durch neue Sorgfaltspflichten in Importmärkten). Vor diesem Hintergrund werden nachhaltige Alternativen zu Hevea intensiv erforscht. International im Fokus sind Guayule (Parthenium argentatum) und der Russische Löwenzahn (Taraxacum koksaghyz, Tks). Beide liefern Naturkautschuk mit vergleichbaren physikochemischen Eigenschaften. Guayule-Kautschuk hat in den letzten Jahren deutliche Fortschritte gemacht und wurde bereits in Reifen-Demonstratoranwendungen erprobt, wobei der extrahierte Guayule-Kautschuk nach unseren bisherigen Ergebnissen den Qualitätsstandards der Reifenindustrie nicht entspricht; Tks eignet sich ebenfalls und zeigt Vorteile in gemäßigten Klimazonen. Zentrale züchterische Aufgaben begleitet durch exzellente und auf weltweit anerkannte Expertise aufbauende Forschung stellen weiterhin den Fokus der beantragten öffentlichen Förderung im Rahmen der TAKOWIND-Projekte dar. Bisher konnte der Kautschukgehalt innerhalb von Tks deutlich erhöht werden; der Flächenertrag bleibt jedoch durch die begrenzte Wurzelbiomasse limitiert. Daher wurde der Schwerpunkt auf Zuchtmaterial- und Methodenentwicklung, insbesondere auf der systematischen Charakterisierung interspezifischer Artbastarde, die gegenüber reinem Tks das Potenzial für deutlich höhere Wurzel- und damit Kautschukerträge gelegt. So scheint die züchterische Erhöhung des Kautschukgehalts in den interspezifischen Bastarden durch die konsequente Anwendung etablierter Prüfverfahren wie Flow-Cytometrie, PCR-Verfahren, Next-Generation-Sequencing Ansätzen und Kautschukmessungen vor und nach in vitro Verklonung ohne weiteres machbar. Ebenso werden ersten Ergebnissen zu Folge 5-10-fache Wurzelgewichte in Artbastarden verschiedener Ploidiestufen erreicht. Es wurden jedoch auch Herausforderungen bei der Artbastardierung offensichtlich, die neben der Methodenausweitung die zentralen Fragestellungen des Projektes TAKOWIND V darstellen sollen. Thematische Schwerpunkte sind: Vergleich der Zuchtwege bezüglich der Sortenentwicklung; Charakterisierung der Bestandesdichte als Einflussfaktor auf Wurzelmasse und Laticiferenanteil in der Wurzel; Blühsynchronisation/Fertilitätssteigerung in Kreuzungen von Artbastarden; Kontrolle der Apomixie im Zuchtmaterial und die Erstellung von doppelhaploiden Artbastarde Mit TAKOWIND V und der darin weiter forcierten interdisziplinären Zusammenarbeit in der Forschung sowie der Ausweitung der Züchtungsaktivitäten wird der Weg zur Wirtschaftlichkeit konsequent fortgesetzt. In der Züchtung liegt der Schwerpunkt in TAKOWIND V auf der Erhöhung des Kautschukertrages in Artbastarden und der Vergleich von unterschiedlichen Zuchtwegen in Bezug auf die Sortenentwicklung. Durch die Analyse verschiedener molekularer Mechanismen der Kreuzung von T. koksaghyz und T. officinale in TAKOWIND IV (Rekombination und epigenetische Regulation) und der Weiterentwicklung und Anwendung von artspezifischen Markern werden in TAKOWIND V zielgerichtet neue Kreuzungen und Nachkommenschaften etabliert und charakterisiert werden. Dieses wird begleitet durch eine Reihe von Forschungsansätzen und Entwicklung von weiteren Züchtungsmethoden, die der effektiven Erzeugung und Charakterisierung von Artbastarden dienen (Fertilitätsbarrieren, Verfolgung von Apomixe-Genen, Genomic Prediction). Die Firma ScreenSYS konnte in TAKOWIND IV erfolgreich erste Doppelhaploide T. koksaghyz Pflanzen erzeugen, die einen Booster sowohl für wissenschaftliche Fragestellungen als auch für die Züchtung bedeuten. Das etablierte Protokoll wird ScreenSYS in TAKOWIND V für weitere T. koksaghyz Züchtungslinien optimieren und auf Artbastarde übertragen. JKI-SB wird sich mit der Phänotypisierung ertragsrelevanter Merkmale von Artbastarden in Abhängigkeit von agronomischen Parametern befassen. Die Einflussfaktoren Pflanzendichte, Wurzelmasse, Genotyp, Latiziferenverteilung in der Wurzel und Kautschukgehalt sollen auf ihre Abhängigkeit von einander untersucht und daraus Empfehlungen für den Anbau abgeleitet werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Sammlung und Charakterisierung von Herkünften für die Erzeugung neuer Artbastarde.
Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat
