Munich, Germany
August 3, 2022
TUM researchers, working in international science teams, are conducting experiments to identify untapped genetic resources to increase wheat yields around the world. - Image: iStockphoto.com / hopsalka
The disruptions in global trading markets resulting from the war in Ukraine, among other causes, have focused public attention on the issue of securing a sufficient supply of high-quality foods for the global population. Researchers at the Technical University of Munich (TUM) are searching for modern methods to boost global harvests and thus to ensure global food security. Wheat plays a special role in these efforts.
In terms of cultivated cropland, wheat is one of the most important grain varieties and plays a significant role as a basic food. It is grown in over hundred countries. However, the supply of wheat is inadequate and many developing and emerging countries are highly dependent on imports. Senthold Asseng, Professor of Digital Agriculture at TUM, has been working with international research teams to study scenarios and models that could lead the way out of the wheat crisis.
Wheat crisis threatens food security and global peace
Fluctuations in prices on global markets and in harvests have a major impact on the nutrition situation for many people worldwide. These supply bottlenecks have negative effects on the quality of life of the population that can undermine social stability. “The current global wheat crisis shows how important wheat is for the world. In many countries food security is linked to national security, civil unrest, migration and even war,” says Prof. Asseng, the director of the World Agricultural Systems Center - Hans Eisenmann Forum for Agricultural Sciences at TUM in Weihenstephan. “Wheat yields are stagnating in many parts of the world. Especially with the rising global population, steady increases in yields will be needed over the coming decades to secure global food needs,” warns Asseng.
Finding and utilizing hidden breeding resources
Prof. Asseng is working intensively on potential increases in wheat yields. As a scientist, his work is not limited to theoretical calculations and models. His research also engages directly with nature through field experiments, including work with regional wheat varieties.
“We are approaching the biophysical limits of wheat yields. So we need to understand the functions of crops to boost yields further,” says the scientist. He firmly believes that the genetic resources of wheat are considerable. In his experiments, he has identified the unused genetic resources in this cultivated plant with the potential to increase yields around the world. He speaks of a genetic yield gap of 51 percent. The goal is to mobilize this breeding gap. This can be done by targeted breeding that will utilize the yield potential of wheat and thus lead to richer harvests.
Genetics are important, but only an interdisciplinary approach will achieve the goal
However, Prof. Asseng is certain: “Genetics alone cannot solve the global nutrition problems. We can achieve this only with an interdisciplinary approach through the application of genetics combined with soil and climate science as well as research into cultivated plants.”
The use of advanced modern breeding instruments and the continual improvement of agricultural crop production through optimized plant and soil management will achieve the urgently needed increases in the global wheat harvest. "This can then bring about an effective solution for an adequate worldwide supply of food in the future," says Asseng.
Publications:
Senapati, N., Semenov, M.A., Halford, N.G. et al. Global wheat production could benefit from closing the genetic yield gap. Nat Food (2022). https://doi.org/10.1038/s43016-022-00540-9
Reynolds, M.P., Slafer, G.A., Foulkes, J.M. et al. A wiring diagram to integrate physiological traits of wheat yield potential. Nat Food 3, 318–324 (2022). https://doi.org/10.1038/s43016-022-00512-z
Genetisches Potenzial für Ertragssteigerungen nutzen - Mehr Weizen für eine sichere Welternährung
Durch die Verschiebungen auf den Welthandelsmärkten, auch durch den Krieg in der Ukraine verursacht, ist die sichere Versorgung der Weltbevölkerung mit ausreichenden und qualitativ hochwertigen Lebensmitteln stark in das öffentliche Blickfeld gerückt. Forschende der Technischen Universität München (TUM) suchen nach modernen Methoden, mit denen die weltweite Ernte gesteigert und damit die Welternährung gesichert werden kann. Weizen spielt hierbei eine besondere Rolle.
Weizen ist weltweit - bezogen auf die Anbaufläche - eines der wichtigsten Getreide und ein bedeutendes Grundnahrungsmittel. Er wird in über 100 Ländern angebaut. Jedoch ist die Versorgung mit diesem Lebensmittel nicht ausreichend. Viele Entwicklungs- und Schwellenländer sind stark von Importen abhängig. Senthold Asseng, Professor für Digital Agriculture an der TUM, beschäftigt sich in Zusammenarbeit mit internationalen Forschungsteams mit Szenarien und Modellen, die aus der Weizenkrise führen können.
Weizenkrise bedroht die Ernährungssicherheit und den Weltfrieden
Schwankende Weltmarktpreise und Erntemengen haben einen großen Einfluss auf die Ernährungssituation weiter Teile der Weltbevölkerung. Diese Versorgungsengpässe führen in der Folge zu einer Verschlechterung der Lebensqualität der Bevölkerung, was die Störung des sozialen Friedens zur Folge haben kann. „Die aktuelle weltweite Weizenkrise zeigt uns, wie wichtig Weizen für die Welt ist. In vielen Ländern ist die Ernährungssicherheit mit der nationalen Sicherheit, zivilen Unruhen, Migration und sogar Krieg verbunden”, stellt Prof. Asseng, Direktor des Hans Eisenmann-Forums (HEF) für Agrarwissenschaften der TUM in Weihenstephan, fest. „Die Weizenerträge stagnieren in vielen Teilen der Welt. Gerade durch die steigende Weltbevölkerung, ist eine kontinuierliche Ertragssteigerung in den kommenden Jahrzehnten notwendig, um den weltweiten Nahrungsmittelbedarf zu sichern”, mahnt Asseng.
Verborgene züchterische Ressourcen finden und nutzen
Prof. Asseng arbeitet intensiv an Perspektiven zur Steigerung von Weizenerträgen. Als Wissenschaftler setzt er dabei nicht nur auf theoretische Berechnungen und Modellierungen, sondern forscht direkt in der Natur, in Feldversuchen, auch mit regional unterschiedlichen Weizensorten.
"Wir nähern uns den biophysikalischen Grenzen des Weizenertrags. Daher müssen wir die Funktionen von Nutzpflanzen verstehen, um weitere Ertragssteigerungen erzielen zu können“, so der Wissenschaftler. Und er ist überzeugt, dass die genetischen Ressourcen der Kulturpflanze Weizen groß sind. In seinen Experimenten hat er die ungenutzten genetischen Ressourcen zur Steigerung der Weizenerträge in der ganzen Welt identifiziert. Er spricht von einer genetischen Ertragslücke von 51 Prozent. Diese züchterische Lücke gelte es zu mobilisieren. Dieses kann durch eine gezielte Züchtung erfolgen, die das Ertragspotenzial der Pflanzen nutzt und somit zu reicheren Ernten führen kann.
Genetik ist wichtig, aber nur ein interdisziplinärer Ansatz führt zum Ziel
Prof. Asseng versichert jedoch: „Die Genetik allein wird die globalen Ernährungsprobleme nicht lösen. Dies kann nur interdisziplinär erfolgen, durch eine Kombination von Genetik mit Boden-, Klima- und Kulturpflanzenforschung.“
Die Anwendung moderner, fortschrittlicher Züchtungsinstrumente und die kontinuierliche Verbesserung des landwirtschaftlichen Anbaus, durch ein Optimieren des Pflanzen- und Bodenmanagements, führen zu den dringend notwendigen Steigerungen der weltweiten Weizenernte. „Dies kann dann die zielführende Lösung für eine ausreichende, weltweite Versorgung mit Nahrungsmitteln in der Zukunft sein“, sagt Asseng.
Publikationen:
Senapati, N., Semenov, M.A., Halford, N.G. et al. Global wheat production could benefit from closing the genetic yield gap. Nat Food (2022). https://doi.org/10.1038/s43016-022-00540-9
Reynolds, M.P., Slafer, G.A., Foulkes, J.M. et al. A wiring diagram to integrate physiological traits of wheat yield potential. Nat Food 3, 318–324 (2022). https://doi.org/10.1038/s43016-022-00512-z
Topics
Species
