Weizen

Weizen

Forschungsschwerpunkte Trocken- und Salztoleranz, Ertragssteigerung, Pilzresistenzen
Freilandversuche EU: 39 (6 Länder)
USA: 548, Kanada, Australien, Argentinien, Schweiz, weitere Länder

Weizen steht weltweit nach Mais und Reis an dritter Stelle der wichtigsten Getreidearten. Der Flächenverbrauch ist bei Weizen allerdings am größten. 2016 wurden weltweit etwa 750 Millionen Tonnen Weizen auf 220 Millionen Hektar produziert.

Weizen wird auf allen Kontinenten kultiviert. Wichtige Anbauländer sind China, Indien, Russland, USA und Kanada. In Deutschland wurden 2014 knapp 22 Millionen Tonnen Weizen geerntet.

Verbreitet ist vor allem Weichweizen (Triticum aestivum).

Nach der Ernte wird das Getreide gemahlen und für viele Lebensmitteln verwendet, so z.B. für Backwaren, Teigwaren (vor allem Hartweizen Triticum durum) und Weizenbier. Weizen ist Rohstoff für Stärke und Kleie (Ballaststoffe). Weizen wird auch als Futtermittel genutzt.

Als nachwachsender Rohstoff liefert Weizen Stärke für verschiedene industrielle Produkte, z.B. in der Papierindustrie.

Als Energiepflanze wird er eingesetzt zur Biokraftstoff- und Wärmeerzeugung.

Gentechnik: Ziele bei Forschung und Entwicklung

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Auch in Deutschland hat es mehrere Freilandversuche mit gv-Weizen gegeben. Dabei ging es vor allem um neue Resistenzkonzepte gegen Fusarien, eine verbreitete Pilzkrankheit (oben) und gegen Stinkbrand, ebenfalls eine Pilzkrankheit. Nach wiederholten Zerstörungsaktionen wurden die Versuche mit fusarienresistentem Weizen aufgegeben.

Foto: Syngenta

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Mehltau ist eine weltweit bedeutende Weizenkrankheit. Um die Widerstandsfähigkeit dagegen zu verbessern, führten Wissenschaftler an der ETH Zürich verschiedene Varianten von Resistenzgenen in Weizen ein. Mehrere gv-Weizenlinien werden zurzeit auf einem gesicherten Gelände in der Nähe von Zürich (Protected Site) getestet. Inzwischen ist es möglich, eine Mehltauresistenz auch mit den neuen Verfahren des Genome Editings wie CRISPR/Cas zu erreichen.

Fotos: Agroscope/ETH Zürich

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Mehr Ertrag und bessere Futterqualität. Am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben wurde Weizen mit höherem Ertrag und mehr Protein in den Körnern entwickelt. Die Wissenschaftler führten Gene aus Gerste und Ackerbohne in Weizen ein. Dadurch soll sich der Zuckertransport in die Weizenkörner verbessern. Nachdem ein Freisetzungsversuch 2008 von Gentechnikgegnern zerstört wurde, wurden in Deutschland trotz Genehmigung keine weiteren Freilandversuche mehr durchgeführt. Ab 2016 sollen vier Linien des gv-Weizens mit Genen aus Gerste nun ebenfalls auf dem Freisetzungsgelände Protected Site in der Schweiz versuchsweise angebaut werden.

Anbaueigenschaften

  • Trockentoleranz, auch Salztoleranz
    Die Anpassung an Dürre und Wassermangel ist weltweit ein zentrales Ziel der Weizenzüchtung. Dafür nutzt man sowohl neue molekularbiologische Methoden (Smart Breeding) als auch die Möglichkeiten der Gentechnik.
    In mehreren Ländern wie den USA, Mexiko, Australien oder Argentinien werden derzeit verschiedene gv-Weizenlinien getestet, in die Gene aus anderen, an Trockenheit angepassten Organismen eingeführt wurden. In Ägypten haben zum Beispiel Wissenschaftler einen trockentoleranten Weizen gezüchtet, in den sie ein Gen aus Gerste eingeführt haben. Erste Freilandversuche lieferten vielversprechende Ergebnisse. - Staatlich finanzierte Forschungsprogramme für trockentoleranten Weizen gibt es in mehreren Ländern, etwa in Australien, Ägypten und China.
  • Kältetoleranz
  • Herbizidtoleranz Monsanto arbeitet an einer neuen Generation von ertragreichem gv-Weizen mit einer Kombination von Herbizidresistenzen und Trockentoleranz (Pipeline Phase 2)
    Ein Antrag zum Anbau von herbizidresistentem gv-Weizen (RoundupReady, Monsanto) wurde 2004 zurückgezogen.
  • Pilzresistenz, vor allem gegen Infektionen mit Fusarien oder Mehltau. Der Befall der Pflanzen mit diesen Pilzen kann bei Weizenprodukten zu Belastungen mit starken Pilzgiften (Mykotoxinen) führen.
  • Resistenz gegen Brandpilze (Weizenflugbrand, Stinkbrand)
  • Virusresistenz
  • Abwehr von Blattläusen. Eine Wissenschaftlergruppe am Rothamsted Research Institute (Großbritannien) hat Weizen gentechnisch so verändert, dass er bestimmte Duftstoffe (Pheromone) absondert. Diese sollen Blattläuse davon abhalten, die gv-Pflanzen zu befallen und darüber hinaus auch deren natürliche Feinde wie z.B. Marienkäfer anlocken. Ende 2013 wurden zweijährige Freilandversuche abgeschlossen. Die Auswertung der Versuche zeigte allerdings, dass die gentechnisch veränderten Pflanzen Blattläuse nicht wie erwartet abwehren konnten.

Pflanzenentwicklung

  • Ertragssteigerung durch Verbesserung der Fotosynthese (siehe Kasten rechts)
  • Ertragssteigerung durch effizientere Nährstoffverwertung
  • bessere Stickstoffverwertung: Australische Wissenschaftler haben gv-Weizen entwickelt, der aufgrund besserer Stickstoffverwertung 14 Prozent mehr Protein in den Körnern enthält.
  • Toleranz gegenüber geringem Phosphorgehalt im Boden, Toleranz gegenüber erhöhtem Borgehalt im Boden
  • erhöhte Aufnahme von Zink aus dem Boden

Produkteigenschaften

Veränderte Zusammensetzung ernährungsrelevanter Inhaltsstoffe:

  • erhöhter Anteil an wasserlöslichen Ballaststoffen (z.B. Beta-Glucane, Amylose)
    Australische Forscher haben mit Hilfe von RNA Interferenz einen Weizen so verändert, dass in den Körnern der Amylosegehalt etwa um das dreifache erhöht ist. Amylose hat eine ähnliche Wirkung wie Ballaststoffe. Sie zählt zu den sogenannten resistenten Stärken und soll die Darmflora verbessern und damit das Darmkrebs-Risiko senken. Ein andere Ansatz zielt auf eine Veränderung des Kohlenhydratprofils, so dass zur Verdauung weniger Insulin benötigt wird (Senkung des glykämischen Index).
  • Glutenfreier Weizen
    Personen, die unter der Stoffwechselkrankheit Zöliakie leiden, vertragen kein Gluten, da es ihre Darmschleimhaut zerstört. Problematisch sind die sogenannten Gliadine, bestimmte Gluten-Eiweiße. Einige Forschungsprojekte arbeiten daran, Weizen mit reduziertem Gliadin-Gehalt zu entwickeln. Spanischen Wissenschaftlern ist es gelungen, mit CRISPR/Cas die meisten der im Genom enthaltenen Gliadin-Gene auszuschalten. Es wird weiter daran gearbeitet, auch die noch intakten Gliadin-Gene auszuschalten. Erste klinische Studien mit Zöliakie-Patienten liefern vielversprechende Ergebnisse.
  • Erhöhung des Nährstoffgehaltes in Weizenkörnern durch eine vermehrte Bildung von Proteinen

Nachwachsende Rohstoffe, Energiepflanzen

  • geringerer Ligningehalt und damit höhere Ausbeute bei der Bioethanolproduktion

Freilandversuche mit gv-Weizen

Anzahl der Freisetzungsanträge in der Europäischen Union seit 1993: 39

in den USA seit 1994: 548

Die Karte zeigt, in welchen Ländern Freilandversuche durchgeführt wurden.

Freisetzungen Weizen auf einer größeren Karte anzeigen

Zulassungen weltweit zum Anbau als Lebens-/Futtermittel
USA 1*
Australien 1*
Kolumbien 1
Neuseeland 1
Merkmal: Herbizidtoleranz

*Antrag zurückgezogen bzw. gestoppt