Workshop "Feld-Phänotypisierung in der Züchtung"

Die Phänotypisierung gehört zu den Schlüsseltechnologien in der Pflanzenforschung. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) beabsichtigt das Potential der Digitalisierung auch im Bereich der Züchtung stärker nutzbar zu machen und zu fördern.

Vor diesem Hintergrund hat BMEL in Zusammenarbeit mit der Gemeinschaft zur Förderung von Pflanzeninnovation e. V. (GFPi) und dem Forschungszentrum Jülich (FZ Jülich) einen Workshop "Feld-Phänotypisierung in der Züchtung" vom 29. bis 30. November 2018 in Hannover veranstaltet. Gemeinsam mit Vertretern der Wissenschaft und der praktischen Züchtung wurde intensiv nach Lösungsansätzen gesucht, um die Innovationslücken zwischen der Entwicklung von Phänotypisierungstechniken in der Wissenschaft einerseits und der Anwendung entsprechender Techniken im Züchteralltag zu schließen.

Großes Potential in der Pflanzenphänotypisierung

Pflanzenphänotypisierung ist eine zentrale Aufgabe im Züchtungsprozess. Da die Genotypisierung inzwischen im Hochdurchsatz durchgeführt werden kann, hat sich der Flaschenhals im Züchtungsprozess zunehmend auf die Phänotypisierung verschoben. Im Laufe der vergangenen Dekade haben die Wissenschaft, aber auch kommerzielle Technologie-Entwickler und Dienstleister erhebliche Fortschritte insbesondere in nicht-invasiven Phänotypisierungstechnologien entwickelt. An dem Einsatz von Phänotypisierungstechnologien besteht großes Interesse von Seiten der Züchtungswirtschaft.

Zum Beginn des Workshops wurden gezielt "Bottlenecks" in der Integration moderner Phänotypisierungs-Methoden in dem Züchtungsprozess gesucht. Dabei wurden insbesondere die Themenfelder

  • Bodengestützte Phänotypisierung
  • Luftgestützte Phänotypisierung
  • Phänotypisierung in der Züchtung
  • Technologische Innovation in der Phänotypisierung

betrachtet. Am zweiten Tag wurden dann aus ihrer Perspektive der verschiedenen Arbeitsgruppen wie Züchter, Wissenschaftler und Verband jeweils nach Lösungen für die zuvor herausgearbeiteten Problemstellungen gesucht.

Herausgearbeitete Ansätze für Handlungsbedarf

  • Notwendigkeit der Aufnahme der Phänotypisierung in Ausbildung und Training einschl. Weiterqualifikation.
  • Weiterentwicklung der Robustheit der Phänotypisierungsysteme – wichtig ist die Alltagstauglichkeit, insbesondere hinsichtlich Wetter-, Staub- und Erschütterungsbeständigkeit.
  • Notwendigkeit der Standardisierung der Phänotypisierungssysteme - Standardisierungspotential betrifft einfache und komplexe Merkmale aber auch Anwendungsprotokolle, Datenstandards, Kalibrierungsmethoden und zertifizierte Lösungen (Paketlösungen, Dienstleister).
  • Kosten-, Zeit- und Personaleinsparung als wesentliche Treiber bei der Einführung automatischer Phänotypisierungssysteme. Ausschlaggebend für den Einsatz eines Systems in der Pflanzenzüchtung ist die Betrachtung des jeweiligen Kosten/Nutzen-Faktors. Spezifisch müssen Kosten (-ersparnisse) in den Bereichen Personal, Investitionen, aber auch im Management des Züchtungsprozesses betrachtet werden.
  • Vielfalt und Diversität der Phänotypisierung. Die verschiedenen Kulturarten erfordern aufgrund unterschiedlicher Pflanzenmorphologie und teilweise divergierender Anforderungen an die zu messenden Eigenschaften ganz unterschiedliche Herangehensweisen (auch weil die Züchtungsprozesse unterschiedlich aufgebaut sind). Es sind unterschiedliche wissenschaftliche Disziplinen und Akteure einzubinden. Aber auch die Größe des Unternehmens spielt eine große Rolle.
  • Technologie und Präzision – insbesondere nicht-invasive Ansätze – sind ein essentielles Element moderner Phänotypisierungsmethoden. Hier sind weiterhin erhebliche Problemstellungen zu lösen, wie Auflösung, Durchsatz, Präzision und neuen Messprinzipien, aber auch insbesondere Fragen wie Robustheit im Feldeinsatz, Integration in den Züchtungsprozess, standardisierte Produkte statt Prototypen etc.
  • Datenauswertung und -interpretation nimmt eine zentrale Stellung bei der Implementierung von automatischen Phänotypisierungstechniken in den Züchteralltag ein. Die Analyse der Rohdaten muss für den Züchter schnell erfolgen und bestenfalls direkt und ohne lange Auswertzeit zur Verfügung stehen.
  • Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Akteuren wird weiterhin der zentrale Ansatzpunkt für die Fortentwicklung und insbesondere die Integration von Phänotypisierungstechnologien in die Züchterpraxis sein.
  • Regulierungen könnten die Einführung neuer Technologien in der Züchtung hemmen. Hierzu gehören die (sicherlich teilweise berechtigten) Forderungen nach Fachkundenachweis für Drohnen. Analoges ist auch für Robotik, etc. zu erwarten.
  • Business Cases müssen neu gedacht werden, um praxisnahe Lösungen für die Phänotypisierung beim/ durch/ mit dem Züchter zu finden.

Weiterführende Informationen finden Sie im Ergebnisbericht.

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