Nachhaltige Ertragsverbesserung der Ackerbohne durch Analyse ihrer Bestäubung
Das Ziel der geplanten agrarwissenschaftlichen Arbeit ist, mit Methoden der Pflanzenzüchtung und der Biologie zur Erhöhung und Stabilisierung des Ertrags der Ackerbohne beizutragen. Dies kann durch die Erhöhung der Fremdbefruchtung erreicht werden. Hierzu soll in Feldversuchen die Fremdbefruchtung quantifiziert und dabei erstmals zwischen mütterlicher (Pollenaufnahme) und väterlicher Seite (Pollenspende) unterschieden werden. Des weiteren soll der Einfluss der Bestäuberinsekten und des Anbaumanagements (Reihenabstand, Bestandsdichte) auf die Fremdbefruchtung analysiert werden. Schließlich soll mit den gewonnenen Erkenntnissen eine analytische Formel zur Vorhersage des Kornertrags zukünftiger Sorten hergeleitet werden, was eine gezielte Züchtung ermöglichen würde.
Die Ackerbohne ist eine heimische Körnerleguminose, die als eiweißreiches Nahrungsmittel für Mensch und Tier verwendet wird. Ohne züchterische Verbesserung wird der Anbauumfang der ökologisch vorteilhaften Ackerbohne voraussichtlich zurückgehen, da es bestehenden Sorten an ökonomisch ausreichend hohem und stabilem Kornertrag mangelt. Ein erfolgreicher Ansatz in der Ackerbohnenzüchtung ist die gezielte Nutzung der Heterosis (Hybridwüchsigkeit), eines biologischen Phänomens, durch das sowohl Kornertrag als auch die allgemeine Robustheit erhöht werden. Hohe Anteile an Heterosis werden über einen hohen Anteil an Fremdbefruchtung erreicht. Die Bestäubung der teilweise fremdbefruchtenden Ackerbohnen erfolgt durch Honig- und Wildbienen. Zum einen bewirkt der Bestäuberbesuch eine Stimulierung der Befruchtung und sichert damit den Ertrag. Zum anderen ist er Voraussetzung für die Übertragung von Fremdpollen und dadurch für Fremdbefruchtung und Heterosis. Somit ist die Optimierung der Bestäubung ein Weg zur Erhöhung der Fremdbefruchtung und damit zu einer gezielteren Nutzung der Heterosis. Der Einfluss der verschiedenen Bestäuber auf die Fremdbefruchtung ist jedoch bisher kaum bekannt. Auch wurde bei Untersuchungen der Fremdbefruchtung bislang lediglich die Akzeptanz von Kreuzungspollen durch eine Pflanze berücksichtigt, nicht aber die Bereitstellung von Kreuzungspollen durch eine andere Pflanze.
In dem geplanten Forschungsvorhaben werden sowohl die väterliche (Pollenspende) als auch die mütterliche Seite (Pollenaufnahme) der Fremdbefruchtung experimentell untersucht, um die Vorhersage von genetisch bedingten Ertragsunterschieden zu verbessern. Da der Fremdbefruchtungsgrad von der Bestäuberaktivität abhängt, wird der Einfluss der Bestäuber sowie der landwirtschaftlichen Anbaubedingungen auf die Fremdbefruchtung quantifiziert werden. Die Ergebnisse sollen verwendet werden, um durch das Verständnis des Einflusses der Bestäuber auf die Fremdbefruchtung eine bessere Nutzung der Heterosis zu ermöglichen und damit bei gleichbleibendem Ressourcenverbrauch den Kornertrag der Ackerbohne auf ökologisch nachhaltige Weise zu erhöhen und zu stabilisieren.