Combining superior yield potential and malting quality by omics-based breeding strategies in winter barley

Gerste (Hordeum vulgare L.) ist die weltweit viertgrößte Getreideart und spielt eine essenzielle Rolle in der tierischen und menschlichen Ernährung sowie in der Brauindustrie. Der starke Anstieg der Weltbevölkerung in der letzten Dekade und die damit einhergehende verstärkte Nachfrage nach Gerstenprodukten verlangt nach Gerstensorten mit erhöhtem Ertragspotential und verbesserter Brauqualität. Die gleichzeitige Verbesserung von Kornertrag und Brauqualität stellt Züchter/innen allerdings vor eine große Herausforderung, da sich beide Merkmale durch eine kostspielige Erfassung und eine komplexe genetische Vererbung auszeichnen. Der Kornertrag von Gerstensorten mit exzellenter Brauqualität ist derzeit deutlich geringer im Vergleich zu Futtergerste. Massive klimatische Veränderungen und damit einhergehende mildere Winter haben darüber hinaus viele Landwirte in den letzten Jahren dazu bewegt Sommergerste durch die ertragsstärkere Wintergerste in ihren Fruchtfolgen zu ersetzten. Da die Sommergerste allerdings traditionellerweise eine höhere Brauqualität besitzt, hat die gezielte Kreuzung zwischen Winter- und Sommertypen in vielen Gerstenzuchtprogrammen deutlich an Wichtigkeit gewonnen. Es ist des Weiteren zu erwarten, dass durch die genannten klimatischen Veränderungen das Auftreten von insektenübertragenden Krankheiten wie Gerstengelbverzwergungsvirosen deutlich zunehmen, da die Verwendung von Insektiziden durch neue Vorschriften der Europäische Kommission stark eingeschränkt wurde. Die Züchtung von resistenten/toleranten Gerstensorten ist somit die effizienteste und nachhaltigste Methode massiven Ertragsverlusten durch Krankheiten, wie dem Gerstengelbverzwergungsvirus, vorzubeugen. Ein Hauptziel von Gestenzüchtungsprogrammen ist somit die Züchtung von Sorten die Kornertrag, Brauqualität und Krankheitsresistenz optimal vereinigen. Diese Aufgabe ist jedoch bei diesen quantitativ vererbten Merkmalen sehr herausfordernd, welche durch viele Gene kontrolliert werden und starken Umwelt- sowie agronomischen Einflüssen unterworfen sind. Im vorliegenden Projekt streben wir daher an diese Problematik mit Hilfe `omics`-basierender Züchtungsansätze aufzugreifen, um die genetische Verbesserung von Winterbraugerste maßgeblich zu beschleunigen. Zu diesem Zweck werden phänotypische Daten für Kornertrag, Brauqualität und Virusresistenz in mehrortigen Feldversuchen erhoben, und mit der Fülle von Daten, welche in einem praktischen Gerstenzuchtprogramm in den letzten Jahren erhoben wurden über neue statistische Methoden verknüpft zu werden. Durch die gezielte Zusammenführung von Stammbaumdaten sowie genomischen und transkriptomischen Informationen sollen die neu entwickelten `omics`-basierenden Züchtungsansätze dazu dienen eine routinemäßige Selektion von krankheitsresistenten und ertragsstarken Winterbraugersten zu ermöglichen. Die erfolgreiche Durchführung des Projekts wird eine enge Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Biotechnologie in der Pflanzenproduktion der Universität für Bodenkultur Wien und mehreren Partnern aus der Züchtungsindustrie gewährleistet.