Digitale Landwirtschaft für die Weizenzucht

Was m¨¹ssen wir im Kampf gegen die Weizen-Blattd¨¹rre (Septoria Tritici Blotch, STB) ?ndern?

Zurzeit konzentriert sich die Branche auf die Bek?mpfung des Pilzes mit Pestiziden. Es werden st?ndig neue Fungizide entwickelt, doch das Resultat ist stets das gleiche: Irgendwann wird der Pilz resistent. Als wir vor einem Versuchsfeld in Eschikon standen, das trotz einer professionellen Behandlung mit der neuesten Fungizidmischung vollst?ndig von STB befallen war, haben wir beschlossen, dass es an der Zeit war, etwas anderes zu versuchen. Wir verlagerten unsere Forschung von der Untersuchung des Pilzes auf die Untersuchung des Wirts und die Frage, wie wir diesen widerstandsf?higer machen k?nnen. Dazu identifizierten wir genetische Marker f¨¹r die Resistenz gegen die Krankheit, die in Weizenzuchtprogrammen genutzt werden k?nnen.

Was haben Sie aus der Untersuchung der befallenen Wirte gelernt?

Im Versuchsfeld wurden 335 verschiedene Eliteweizensorten gepflanzt ¨C jede mit anderen genetischen Anlagen, die sich auf die Resistenz gegen STB auswirken. Wir haben die Pflanzen ¨¹ber mehrere Monate beobachtet und konnten zwei unabh?ngige Komponenten der Resistenz identifizieren: 1) Wie gut sich der Wirt gegen Blattsch?den zur Wehr setzt und 2) wie gut der Wirt die Vermehrung des Erregers unterbindet. Letzteres erwies sich als der Schl¨¹ssel im Kampf gegen den Pilz.

Was ist an ihrem Ansatz digital?

Um unsere Theorie der verschiedenen Resistenzkomponenten zu ¨¹berpr¨¹fen, brauchten wir viele Daten. Dazu haben wir ¨¹ber 21.420 befallene Bl?tter vom Feld gesammelt. Es w?re ?usserst m¨¹hsam, wenn nicht gar unm?glich gewesen, jedes einzelne Blatt mit dem Auge zu untersuchen ¨C ganz zu schweigen von den unvermeidlichen menschlichen Auswertungsfehlern. Also haben wir die Bl?tter gescannt und die Bildanalyse mithilfe unserer selbst entwickelten Software automatisiert. Mit der grossen Datenmenge von ¨¹ber 8 Millionen Datenpunkten waren wir in der Lage, die Pflanzen zu bestimmen, die der Vermehrung des Erregers am besten standhielten. Anschliessend identifizierten wir genetische Marker f¨¹r die h?chste Resistenz, die in zuk¨¹nftigen Weizenzuchtprogrammen zum Einsatz kommen k?nnen. Ausserdem fanden wir Fr¨¹hindikatoren, die genutzt werden k?nnen, um Sch?den am Wirt zu einem sp?ten Zeitpunkt in der Vegetationsperiode vorherzusagen.

Was ist der n?chste Schritt?

Wir suchen einen Industriepartner mit entsprechendem Know-how auf dem Gebiet der Robotik, da wir unsere Technologie zur Hochdurchsatz-Ph?notypisierung vollst?ndig automatisieren wollen. Ein Roboter kann problemlos Tausende von Einzelbl?ttern sortieren und scannen. So stehen uns mehr Bilddaten zur Verf¨¹gung, und wir k?nnen bessere Versuche durchf¨¹hren. Grosse Datenmengen wiederum ?ffnen die T¨¹r zu einem Maschinenlernalgorithmus zur weiteren Optimierung unserer Bildanalyse. So k?nnen wir die widerstandsf?higsten Pflanzen und ihre entsprechenden Resistenzgene noch besser bestimmen. Wir glauben, dass hier der Schl¨¹ssel zur Eind?mmung der Septoria-Blattd¨¹rre liegt.