MAGIC-KlimaBack – Erhöhung der Protein-Nutzungseffizienz bei Backweizen durch innovative Züchtungsforschung an der MAGIC-WHEAT-Population WM-800 für effektiven Klimaschutz in der Getreidewertschöpfungskette

Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es, durch innovative Methoden der Pflanzenzüchtung die Entwicklung von Winterweizensorten voranzutreiben, die im ökologischen und konventionellen Anbau eine verbesserte Protein-Nutzungseffizienz (ProtNE) Fähigkeit einer Sorte bei begrenztem Stickstoff (N) -Angebot möglichst viel N zu qualitativ hochwertigem Kleber zu assimilieren) und eine hohe Backqualität aufweisen. Das Projekt trägt zur Verbesserung der Ressourceneffizienz hinsichtlich der N-Düngung und der Verarbeitungseignung des Weizens bei und eröffnet damit wichtige Potentiale zur Treibhausgas (THG)-Minderung in der Pflanzenproduktion.
Neue Winterweizensorten mit verbesserten Backeigenschaften und erhöhter ProtNE sind mittelfristig wesentliche Bausteine, um leistungsfähige, nachhaltige und klimaschonende Agrarsysteme mit substanziell verringertem Düngemitteleinsatz und minimierten N-Überschüssen und CO₂-Fußabdruck zu erreichen.
Wissenschaftliche Hauptziele des Projekts sind, den Zusammenhang zwischen niedrigem bis mittlerem Rohproteingehalt (RP) und hoher Backqualität bei Winterweizen auf genetischer, proteomischer und metabolomischer Ebene zu entschlüsseln und auf Basis dieser Daten molekulare Marker für die ProtNE und Backfähigkeit in Winterweizen zu identifizieren, züchterisch nutzbar zu machen, sowie das daraus resultierende THG-Minderungspotential (THG-MinPot) deutschlandweit zu evaluieren und mittelfristig zu erschließen. Erreicht werden diese Ziele, indem genetische Unterschiede bei der Ausbildung der Backqualität in der MAGIC-WHEAT-Population WM-800 durch Assoziationen von phänotypischen Parametern der Backqualität mit DNA, Proteomics- und Metabolomics-Daten charakterisiert und genutzt werden, um Marker zu identifizieren, die mit einer hohen ProtNE und Backfähigkeit korrelieren. Gefundene Geneffekte werden in Paaren von heterogenen Inzuchtlinien [engl. heterogeneous inbred families (HIFs)] validiert, die Züchtern generell zur Verfügung stehen und in das Weizenzuchtprogramm für den ökologischen und den konventionellen Anbau integriert werden.

MAGIC-KlimaBack - Increasing the protein use efficiency of bread wheat through innovative breeding research on the MAGIC-WHEAT population WM-800 for effective climate protection in the cereal value chain.

The overall aim of the project is to use innovative plant breeding methods to advance the development of winter wheat varieties with improved protein use efficiency (PUE) in organic and conventional cultivation (ability of a variety to assimilate as much N as possible into high-quality gluten with a limited supply of nitrogen (N)) and high baking quality. The project contributes to improving resource efficiency with regard to N fertilization and the suitability of wheat for processing, thus opening up important potential for greenhouse gas (GHG) reduction in crop plant production.

New winter wheat varieties with improved baking properties and increased PUE are essential building blocks in the medium term to achieve efficient, sustainable and climate-friendly agricultural systems with substantially reduced fertilizer use and minimized N surpluses and CO2 footprints.

The main scientific objectives of the project are to decipher the relationship between low to medium raw protein (RP) content of grains and high baking quality in winter wheat at the genetic, proteomic and metabolomic level and, based on this data, to identify molecular markers associated with improved PUE and baking quality of winter wheat, to make them usable for breeding purposes, and to evaluate the resulting GHG reduction potential throughout Germany and to improve it in the medium term. These goals will be achieved by characterizing genetic differences in baking quality in the multiparent MAGIC-WHEAT population WM-800 through associations of phenotypic parameters of baking quality with DNA, proteomics and metabolomics data and using them to identify markers that correlate with high PUE and baking quality. Gene effects found will be validated in pairs of heterogeneous inbred families (HIFs), which are generally available to breeders and will be integrated into the wheat breeding program for organic and conventional cultivation.