Der Blauen (oder korrekter: Schmalblättrigen) Süßlupine eilt seit jeher der Ruf voraus, geringe Bodenansprüche zu haben. Dies ist insoweit richtig, als die Blaue Süßlupine auch auf leichten Standorten noch betriebswirtschaftlichen Ertrag erzielt, wo andere Kulturarten passen müssen.

Die Kehrseite dieser im Grunde positiven Eigenschaft ist, dass sich daraus über Jahrzehnte die landläufige Lesart verfestigt hat, die Blaue Süßlupine sei eine Fruchtart, der ausschließlich die geringerwertigen Standorte vorbehalten seien. Die Praxis, der Blauen Süßlupine Anbaustandorte mit deutlich eingeschränkter Bodenqualität – die häufig im Bereich 20–30 Bodenpunkte liegt – vorzubehalten, führt unweigerlich dazu, dass besonders in Jahren mit ungünstigem Witterungsverlauf die Kornerträge niedrig ausfallen. Auch deshalb treten bei Lupine in diesen Anbauregionen über die Jahre starke Ertragsschwankungen auf. Kornerträge, die auf solchen Standorten in ungünstigen Jahren auch unter 15 dt/ha liegen können, werden dann nicht selten wenig differenziert verglichen mit jenen anderer Körnerleguminosen, denen üblicherweise ertragsstärkere Standorte vorbehalten sind. Dass in solchen Vergleichen die Blaue Süßlupine eher schlecht abschneidet und ihr unter Landwirten der Ruf eines unsicheren Kantonisten unter den Körnerleguminosen vorauseilt, verwundert nicht.

Wir wollen deshalb in einem langjährigen Versuch prüfen, welche Korn- und Proteinerträge auf einem Anbaustandort des mittleren Qualitätssegments mit der Blauen Süßlupine realisierbar sind. Das JKI-Versuchsfeld in Groß Lüsewitz weist als diluvialer Standort mit durchschnittlich 47 Bodenpunkten und einem Niederschlagsmittel von 353 mm (April – September) eine mittlere Standortgüte auf. Es ist somit repräsentativ für die Anbaugebiete der norddeutschen Tiefebene, Westpolens und des baltischen Raumes. Seit 2016 bauen wir unter praxisnaher Bewirtschaftung auf Großparzellen (0,50 – 0,75 ha je Sorte) jährlich eine Auswahl von 3 aktuellen Sorten der Blauen Süßlupine an. Diese einortige Prüfung ist methodisch nicht mit den Landessortenversuchen vergleichbar und soll auch nicht wie diese dem Sortenvergleich dienen. Vielmehr werden hier Ertragsdaten erfasst, die es ermöglichen, das in der landwirtschaftlichen Praxis realisierbare Ertragspotenzial und die Ertragsstabilität dieser Fruchtart zu beurteilen und die Ergebnisse interessierten Landwirten und der Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen.

Der Anbau von Leguminosen erzeugt vielfältige Ökosystemleistungen; hierzu zählen die Einsparung von mineralischem Stickstoffdünger, günstige Vorfruchteffekte, Verbesserung der Bodenstruktur. Sie ermöglichen die Formulierung von Futtermitteln mit niedriger ruminaler N-Bilanz und könnten so zum Tierwohl in der Haltung von Wiederkäuern beitragen. Diese und weitere günstige Effekte haben die Bundesregierung zur Entwicklung einer Eiweißpflanzenstrategie für die Ausweitung des Leguminosenanbaus in Deutschland veranlasst.

Ungeachtet ihrer Ökosystemleistungen sind Leguminosen in den letzten Jahrzehnten vergleichsweise wenig züchterisch beachtet und von intensiver bearbeiteten Kulturen an den Rand gedrängt worden.
Wir erforschen die Optionen, die die genetische Vielfalt bietet, um die züchterisch lange vernachlässigten Körnerleguminosen in der deutschen Landwirtschaft wieder stärker Fuß fassen zu lassen. Der Fokus unserer hierauf gerichteten Forschungsarbeiten liegt auf den landwirtschaftlich nutzbaren Lupinenarten Schmalblättrige Lupine (L. angustifolius), Gelbe Lupine (L. luteus) und Andenlupine (L. mutabilis).

Pflanzliche Biomasse zur energetischen Nutzung trägt als CO2-neutrale, erneuerbare Ressource zur Schonung endlicher fossiler Ressourcen bei und verhindert somit eine zusätzliche Beschleunigung des anthropogenen Klimawandels.

Die Einbindung von Lupinen in Energiefruchtfolgen kann dank der Einsparung von N-Düngergaben zu einer zusätzlichen Ressourcenentlastung und Verminderung der Netto-THG-Emission in der Landwirtschaft beitragen. In neuen und vielfältigeren Energiefruchtfolgen könnte eine agrarökologisch und wirtschaftlich vertretbare Alternative zu den derzeit vorherrschenden Biogaspflanzenarten geschaffen und somit ein Beitrag zur Diversifizierung unserer Agrarlandschaften geleistet werden. Lupinen als legume Glieder von Energiefruchtfolgen eröffnen somit die Chance zu einer nachhaltigeren Produktion und einem Gewinn an öffentlicher Akzeptanz des Energiepflanzenanbaus.

Wir untersuchen das Potenzial der hierzulande noch nicht angebauten Andenlupine (Lupinus mutabilis) für die bioenergetische Nutzung am Beispiel des Gemengeanbaus mit Energiemais. Angelehnt an zuchtmethodische Verfahren sollen hierbei Gemengepartner durch ihre Prüfung in Kombination mit der jeweiligen komplementären Partner-Species auf ihre Eignung zum Gemengeanbau beurteilt und optimiert zusammengeführt werden. Um ein genetisch möglichst diverses Pflanzenmaterial einbeziehen zu können, evaluieren wir zusätzlich eine Auswahl an Genbankmaterial von L. mutabilis, um masse- und gemengetaugliche Typen zu identifizieren. Neben dem Gesamttrockenmasseertrag werden auch die Biogas- bzw. Methanerträge bestimmt.

Unsere Kooperationspartner in diesem Vorhaben sind die Universität Rostock, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät, Professur für Agrartechnologie und Verfahrenstechnik, und das Thünen-Institut, Institut für Ökologischen Landbau.

Kontakt: Dr. Steffen Roux

Ursprünglich in Mitteleuropa nicht heimische Kulturpflanzen wie die Andenlupine (Lupinus mutabilis) können zu einer Steigerung der Kulturartenvielfalt in der Agrarlandschaft beitragen. Dazu müssen sie aber zuvor an hiesige Klima- und Anbaubedingungen züchterisch angepasst werden.

Die aus dem südamerikanischen Andengebiet stammende Andenlupine ist aufgrund ihrer Anpassung an die klimatischen Bedingungen und die Tageslängen ihrer Herkunftsregion nur eingeschränkt für den Anbau in der hiesigen Landwirtschaft geeignet. Neben vielfältigen Ökosystemleistungen, wie sie legume Fruchtfolgeglieder mit sich bringen, würde die Andenlupine als Körnerleguminose eine Eiweißquelle mit hohem Proteingehalt bei höherem Fettgehalt als bei den etablierten Lupinenarten bieten. Hierfür gilt es, die Anpassung der Andenlupine an die Anbaubedingungen Mitteleuropas zu verbessern.

Wir untersuchen dazu das Potenzial pflanzengenetischer Ressourcen der Andenlupine für einen Anbau unter unseren klimatischen und edaphischen Anbaubedingungen. Im Mittelpunkt unseres Interesses stehen dabei Merkmale wie Frühzeitigkeit in Blüte und Reife, Kornansatz und erreichte  Samenreife bei guter Widerstandsfähigkeit gegen Krankheitserreger. In mittelfristig angelegten Prebreeding-Arbeiten entwickeln wir Linien der Andenlupine mit hohem Kornertragspotenzial für unsere Anbauregion zur Etablierung einer neuen heimischen Eiweißquelle.

Kontakt:
Dr. Steffen Roux

Eine nachhaltige Rohstoff- und Energiebereitstellung ist das Kernziel biobasierter Wirtschaft. Hierzu zählt die Erschließung von Verwendungsmöglichkeiten nachwachsender Rohstoffe im Non-food-Bereich.

Triticale ist als nachwachsender Rohstoff gut für die Bioethanol-Produktion geeignet. Außerdem kann der Anbau dieser recht robusten Getreideart zur Kulturartenvielfalt beitragen. Um die Vorteile dieser Kulturpflanze in vollem Umfang realisieren zu können, müsste ihr aber ihre Neigung zum Auswuchs abgewöhnt werden. Triticale hat im Vergleich zu anderen Getreidearten in seinen reifen Karyopsen einen hohen Stärkegehalt und gleichzeitig ein sehr aktives Enzymsystem, welches die korneigene Stärke weitgehend in vergärbare Zucker konvertieren kann. Mit seiner hohen Enzymaktivität bringt Triticale eine sehr gute Rohstoffeignung für die Bioethanol-Herstellung mit, vor allem in kleintechnischen Anlagen, die auf dieses Potenzial setzen.

Eine Kehrseite dieser positiven Eigenschaft ist die nur schwach ausgeprägte Keimruhe (Dormanz). Besonders bei feuchter Witterung kann es daher bereits vor der Ernte zu erheblichem Auswuchs kommen. Als Auswuchs wird bei Getreide das sichtbare Keimen der Karyopsen in der Ähre bezeichnet. Auswuchs führt zu Verlusten an verwertbarem Erntegut, weil ein Teil der Sameninhaltsstoffe während der erfolgenden Keimung veratmet wird und weitere Teile durch die Verminderung der Homogenität und Lagerfähigkeit des Erntegutes infolge von rasch zunehmendem Pilzbefall und Oxidation der Sameninhaltsstoffe verloren gehen. Auswuchs verursacht überdies bei der Saatgutanerkennung Probleme durch geringere und bis zur Aussaat auch noch schneller abnehmende Keimfähigkeit.

Wir erforschen Optionen, mit schnellen und präzisen Testverfahren Unterschiede in der Auswuchsneigung von genetischen Ressourcen des Triticale zu erfassen und die Vererbung solcher Unterschiede aufzuklären. Wir schaffen ein Methodenspektrum, um Zuchtmaterial künftig effektiver auf geringe Auswuchsneigung, unter Beibehaltung der vorteilhaften Rohstoffqualität, selektieren zu können. Damit leisten wir einen Beitrag zur nachhaltigen Verwendung der wertvollen Getreideart Triticale in der deutschen Landwirtschaft. Bei dieser Forschungsaktivität arbeiten wir eng mit der Universität Hohenheim zusammen.

Kontakt:
Dr. Matthias Herrmann

Der Russische Löwenzahn (Taraxacum koksaghyz) produziert und speichert in seiner Wurzel Inulin und Kautschuk von hoher Qualität. Angesichts weltweit steigender Nachfrage an Kautschuk und begrenzter Ressourcen könnte er in Europa als heimischer nachwachsender Rohstoff einen Beitrag für eine nachhaltige Bioökonomie liefern. Wegen seiner Vielgestaltigkeit und seiner fehlenden Anpassung an die landwirtschaftliche Praxis muss er jedoch noch als Wildpflanze bezeichnet werden.

Wir arbeiten daran, den Russischen Löwenzahn züchterisch auf den Weg zu einer vollwertigen Kulturpflanze mit höheren Erträgen an Naturkautschuk und verbesserten agronomischen Eigenschaften zu bringen.

Durch Nutzung aktueller Methoden zur DNA-Sequenzierung entwickeln wir molekulare Marker, die über das Genom des Russischen Löwenzahns verteilt sind und mit wertvollen Eigenschaften – z.B. Kautschukgehalt – genetisch assoziiert werden können. Solche einfach und schnell zu erfassenden Marker können dann in Zuchtprogrammen für markergestützte Selektion geeigneter Kreuzungsnachkommen genutzt werden.

Kontakt:
Dr. Brigitte Ruge-Wehling
Helge Flüß

Hafer (Avena sativa) ist unsere ernährungsphysiologisch wertvollste Getreideart. Dies ist bedingt durch den hohen Gehalt der Samenkörner an löslichen Ballaststoffen (beta-Glucan), die günstige Aminosäure-Zusammensetzung der Proteine sowie durch den hohen Gehalt an essenziellen Fettsäuren und antioxidativen Vitaminen. Die heilsame Wirkung von „Haferschleim“ ist in der Volksmedizin seit langem bekannt. Eine Absenkung von Cholesterin und Blutzucker durch Haferprodukte sowie günstige Auswirkungen auf den Verdauungstrakt konnten medizinisch nachgewiesen werden.

In getreidereichen Fruchtfolgen stellt der Hafer zudem eine wirksame Gesundungsfrucht dar, da er das Infektionspotenzial von Fußkrankheiten (Schwarzbeinigkeit!) des Weizens oder Triticale verringert. Hafer und die anderen Getreidearten sind anfällig gegenüber pilzlichen Pathogenen wie Flugbrand- und Fusarienpilze , die sich darauf spezialisiert haben, die offene Blüte als Eintrittspforte in die Samenanlage zu nutzen, die dann zerstört wird oder ein Samenkorn hervorbringt, welches schlechter keimt bzw. eine infizierte Pflanze hervorbringt. Fusarien-Pilze bilden zudem Mykotoxine aus, die beim Verzehr für Mensch und Tier gesundheitsschädlich sein können und deshalb in getreidehaltigen Nahrungs- und Futtermitteln strengen Grenzwert-Kontrollen unterliegen.

Die Suche in den Genpools des Hafers nach wirksamen Resistenzgenen gegen Fusarium-Infektionen war bislang wenig erfolgreich. Zudem sind die bislang gegen Haferflugbrand wirksamen Resistenzgene rassenspezifisch und somit vom Erreger durch Selektion virulenter Rassen überwindbar.Wir erforschen deshalb die Möglichkeiten, durch züchterische Anpassung des Blühverhaltens das Risiko von Infektionen über die Blüte zu verringern. Im Falle von Fusarium könnte auch Offenblütigkeit toleriert werden, sofern die Staubbeutel (Antheren) vollständig aus der Blüte geschoben werden. Gegen Haferflugbrand ist hingegen eine möglichst geschlossene Blüte anzustreben, so dass der Pilz keine Gelegenheit zum Eindringen erhält. Ein geschlossenblütiger Hafer wäre rassenunabhängig – und somit länger – widerstandsfähig.

Kontakt:
Dr. Matthias Herrmann