Machine learning und deep learning zur Verbesserung der Toxin- und Fusariumresistenz im Hafer

Hafer (Avena sativa L.) zählt als eine wichtige Kulturart in modernen konventionell sowie biologisch geführten Pflanzenproduktionssystemen. Dennoch ist die Anbaufläche von Hafer in der Europäischen Union in den letzten Jahren von ca. 3,1 Millionen auf 2,6 Millionen Hektar gesunken. Mit dem Rückgang der Haferanbaufläche zu Gunsten von anderen kleinkörnigen Getreidearten wie Weizen oder Mais hat auch die züchterische Aktivität in dieser traditionellen Kulturart nachgelassen. Der Anbau von Hafer kann jedoch maßgeblich zur Auflockerung der Fruchtfolge und Steigerung der Agrobiodiversität in der Agrarkulturlandwirtschaft beitragen, und Hafer gilt darüber hinaus als nährstoffreiches Lebens- und Futtermittel. Die im Waldviertel ansässige Firma Saatzucht Edelhof ist ein traditionelles österreichisches Pflanzenzüchtungsunternehmen, das sich bereits seit Anfang des 20. Jahrhunderts mit der Haferzucht auseinandersetzt und derzeit der einzige Züchter von neuen Hafersorten in Österreich ist. Durch jahrelange Erweiterung und Nutzung der genetischen Diversität ihres Hafergenpools besitzt die Saatzucht Edelhof ein breites Portfolio an modernen Hafersorten, sowohl für den österreichischen als auch internationalen Markt. Es besteht daher auch ein erhebliches Interesse ausländischer Partnerunternehmen an der Hafersorten von Saatzucht Edelhof, wobei bereits eine Vielzahl von Sorten in mehreren europäischen Ländern registriert wurden. Mit der klimawandelbedingten Erhöhung des Krankheits- und Schädlingsdrucks sowie dem Streben hin zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft mit geringem Einsatz von Agrochemikalien wie Fungiziden, ist die Resistenzzüchtung in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus gerückt. Hierbei kommt der Befall vom Lebens- und Futtermittel Hafer mit Fusarium-Pilzen eine besondere Rolle zu. Kommt es während der Blühphase zum Beispiel zum Befall der Haferrispen mit Fusarium graminearum, so finde sich später im Erntegut zum Teil eine hohe Konzertration von, für Mensch und Tier, schädlichen Pilzgiften (=Mykotoxinen) wieder. Die Züchtung von Fusarium-resistenten Hafersorten kann dabei als Schlüsseltechnologie angesehen werden, um es Landwirte zu ermöglichen gesundes und mykotoxinfreies Erntegut zu produzieren. Eine adäquate Erfassung der Fusariumresistenz stellt im Hafer jedoch eine große Herausforderung dar, z.B. durch das besondere Blühverhalten mit langem und sequenziellem Blühen der einzelnen Ährchen innerhalb einer Rispe, welche im Vergleich mit anderen Getreidearten bisher kaum erforscht ist. Im vorliegenden Projekt soll daher die Grundlage zur Entwicklung eines Boniturschemas für Fusariumresistenz im Hafer entwickelt werden als auch die mögliche Nutzung von assoziierten morphologischen Merkmalen als indirekte Selektionsmerkmale untersucht werden. Ein Sortiment von Zuchtlinien und Hafersorten wird dazu in einem Feldversuch untersucht, um hochqualitativer Daten als Grundlage für das Herausfiltern einer effektiven Selektionsmethode zu erheben.