Wie Wissenschaftler klimaresiliente Getreidesorten gegen Dürre und Hitze entwickeln
Genetische Forschung soll Weizen und Reis widerstandsfähiger gegen Hitze, Dürre und Überschwemmungen machen.
Seit Jahrhunderten züchten Landwirte Nutzpflanzen, um größere und bessere Ernten zu erzielen. Der Klimawandel macht nun eine weitere Aufgabe dringend: die Entwicklung von Getreidesorten, die Hitze, Dürren und Überschwemmungen standhalten können, welche die Lebensmittelproduktion bedrohen. Wissenschaftler nutzen Fortschritte in der Genetik, um dürreresistenten Weizen zu entwickeln, während Reis so gezüchtet wurde, dass er temporäre Überflutungen übersteht – in einigen Fällen orientierten sie sich dabei an den wilden Verwandten der Kulturpflanzen. Das Versprechen ist der Schutz vor zunehmend feindseligen Wetterbedingungen, doch die daraus resultierenden Saatgutsorten müssen zuverlässige Erträge zu einem Preis liefern, den sich Landwirte leisten können.
Die Informationen stammen aus einem Sonderbericht über das Management des Klimawandels, der anlässlich des UN-Klimagipfels COP31 in der Türkei veröffentlicht wurde. Der Bericht umfasst auch ein Interview mit COP31-Präsident Murat Kurum sowie Beiträge darüber, wie Ozeanaktivisten gegen den Tiefseebergbau mobilisieren und wie die Null-Abfall-Ambitionen der Türkei auf die Recycling-Wirklichkeit treffen.
Züchter kombinieren klassische Kreuzung mit Genomik und Schnellzüchtung
Ausgangspunkt der Züchtung ist die Suche nach Pflanzen mit Eigenschaften, die es wert sind, weitergegeben zu werden. Züchter kreuzen sie, ziehen ihre Nachkommen auf und wählen diejenigen aus, die am besten abschneiden. Genetische Screenings helfen dabei, vielversprechende Pflanzen zu identifizieren, bevor sie reif sind. Einige nützliche Eigenschaften liegen außerhalb kommerzieller Sorten: Weizen sei bereits ein „Mosaik“, sagt Anthony Hall, Leiter der Pflanzen-Genomik am Earlham Institute, was seine Geschichte der Kreuzungen mit verwandten Pflanzen widerspiegle. Seine wilden Verwandten und ältere Sorten enthielten genetische Vielfalt, auf die Forscher zurückgreifen könnten, um die Hitzetoleranz zu verbessern.
„Speed Breeding“ (Schnellzüchtung) nutzt verlängerte Beleuchtung und kontrollierte Temperaturen, um bis zu sechs Generationen von Sommerweizen in ein Jahr zu pressen. Die Genbearbeitung führt Veränderungen in der DNA durch, während die Gentechnik ein Gen einer anderen Art einführen kann. HB4-Weizen, entwickelt von Argentiniens Bioceres Crop Solutions, trägt ein Sonnenblumengen, das mit Dürreresistenz assoziiert ist. Forscher entwickeln zudem künstliche Intelligenz-Tools, um zu identifizieren, welche genetischen Veränderungen relevant sind. „Was ein Large Language Model für Genome tut, ist, dass es die Sprache der DNA versteht“, sagt Hall.
Auch die Hybridzüchtung spielt eine Rolle. Der US-Agrarchemiekonzern Corteva und Chinas Syngenta entwickeln beide Hybridweizen, indem sie unterschiedliche Elternlinien kreuzen, um leistungsfähigere Nachkommen zu produzieren. Dieser Ansatz ist bei Mais gut etabliert, doch Weizen ist schwieriger, da er sich normalerweise selbst bestäubt, was die Produktion von Hybridsaatgut erschwert. Syngenta verwendet ein System, das die samenproduzierende Elternpflanze männlich steril macht, um Selbstbestäubung zu verhindern und Kreuzungen zu ermöglichen, sagt Stéphane Bodenreider, Leiter der Feldfrucht-Samen für Europa bei Syngenta. Die Hybridzüchtung beinhaltet per se keine Genbearbeitung oder das Einführen fremder Gene.
Forscher kartieren außerdem, was innerhalb einzelner Pflanzenzellen geschieht. Ein von der University of Adelaide angeführtes Konsortium zielt darauf ab, einen biologischen Atlas des Weizens zu erstellen, um zu verstehen, wie er sich entwickelt und auf Stress reagiert. Diese Arbeit könnte helfen, die Grundlage wichtiger hitzesensibler Merkmale wie Blütenfruchtbarkeit oder Kornqualität zu identifizieren, sagt Matthew Tucker, Direktor des Waite Research Institute der Universität.
Besseres Saatgut schützt Ernten, garantiert aber keine höheren Erträge
Besseres Saatgut könnte Landwirten helfen, Ernten zu schützen, ohne teure Bewässerungssysteme installieren oder vertraute Anbaupflanzen aufgeben zu müssen. Überschwemmungsresistenter Reis etwa kann Perioden unter Wasser überstehen, die konventionelle Sorten schädigen würden. Einige Weizenergebnisse sind auffällig: Corteva sagt, seine Forschungsversuche hätten gezeigt, dass überschwemmungsresistente Hybriden in wasserstressigen Umgebungen etwa 20 Prozent mehr erbringen als andere Elite-Sorten.
Doch ein vielversprechendes Versuchsergebnis garantiert nicht überall eine bessere Ernte. Eine Sorte muss lokalen Bedingungen entsprechen, resistent gegen Krankheiten sein und Korn produzieren, das Müller und Lebensmittelhersteller kaufen wollen. „Landwirte werden keine Ernte akzeptieren, die in schwierigen Jahren besser abschneidet, aber die Leistung in guten Jahren beeinträchtigt, und wir auch nicht“, sagt Bodenreider. Konventionelle Kreuzungen können zudem unerwünschte Eigenschaften zusammen mit einer nützlichen Eigenschaft einführen. Hall sagt, Züchter könnten „viele, viele Kreuzungen benötigen, um all den Müll loszuwerden“. Gezielte Bearbeitungen könnten diese Arbeit beschleunigen.
Auch die Wirtschaftlichkeit spielt eine Rolle: Teureres Saatgut muss seine Kosten wieder einspielen. Bei Hybriden können Landwirte die gleiche Leistung nicht zuverlässig reproduzieren, indem sie Korn zur Aussaat für die folgende Saison aufbewahren, da die Nachkommen der Hybridsaatgut-Unregelmäßigkeiten aufweisen können.
Klimaresilienz ersetzt nicht die Notwendigkeit, Emissionen zu senken
Das unmittelbare Ziel ist es, die Menschen zu ernähren, während der Planet sich erwärmt und die Bevölkerung wächst. Kulturen, die härteren Bedingungen standhalten, können helfen, Verluste zu begrenzen, aber sie beseitigen nicht die Notwendigkeit, Emissionen zu reduzieren. Eine Studie der Zeitschrift Nature aus dem Jahr 2025 schätzte, dass jeder Grad globaler Erwärmung die Produktion von sechs wichtigen Grundnahrungsmittelpflanzen um das Äquivalent von 120 Kalorien pro Person und Tag reduzieren würde, oder etwa 4,4 Prozent des empfohlenen täglichen Konsums. Der Anbau von Kulturen in neuen Regionen würde weitere Herausforderungen mit sich bringen, zum Beispiel, dass „die Tageslänge sehr unterschiedlich sein könnte“, sagt Hall.
Einige Züchtungsprogramme zielen darauf ab, Emissionen direkt anzugehen. Die landwirtschaftlichen Forschungszentren JIRCAS und CIMMYT in Japan haben experimentellen Weizen entwickelt, dessen Wurzeln Verbindungen freisetzen, die einen Bodenprozess namens Nitrifikation verlangsamen. Dies kann dazu beitragen, Stickstoff für Pflanzen zu speichern und Emissionen von Lachgas, einem Treibhausgas, zu reduzieren. Wetterresilienz bedeutet jedoch nicht automatisch einen kleineren ökologischen Fußabdruck: Forschungen in Indien ergaben, dass Landwirte, die Zugang zu überschwemmungsresistentem Reis erhielten, mehr Dünger verwendeten und mehr Land bewirtschafteten.
Erste klimaresiliente Sorten sind bereits auf den Feldern angekommen
Einiges davon ist bereits auf den Feldern der Landwirte. Im Jahr 2021 berichtete CIMMYT, dass etwa 8,6 Millionen Landwirte in Subsahara-Afrika von klimaanpassungsfähigen Maissorten profitiert hätten. Neue kommerzielle Weizenprodukte folgen nach: Syngenta hat X-Terra in Frankreich eingeführt, und eine Einführung im Vereinigten Königreich ist ab 2027 geplant. Corteva hat einen Startschuss für Hybridweizen in Nordamerika bereits für 2027 angestrebt. Die Partnerschaft von Bioceres mit der Colorado Wheat Research Foundation zielt darauf ab, HB4-Weizen in die USA zu bringen.
Landwirte könnten verlässlichere Ernten erzielen, während Saatgutunternehmen mit Umsatz- und Lizenzierungseinnahmen rechnen können. Doch Patente und Lizenzvereinbarungen werfen Fragen bezüglich Saatgutpreisen, der Fähigkeit der Landwirte, Saatgut zu sparen und erneut zu pflanzen, sowie dem Zugang anderer Züchter zu nützlichen Merkmalen auf. Teurer oder restriktiver Zugang könnte verbesserte Kulturen für einige Erzeuger unerschwinglich machen. Öffentlich finanzierte Programme bieten ein anderes Modell, wie die Novo-Nordisk-Stiftung, die besagt, dass Samen, die im Rahmen ihrer Initiative CropSustaiN entwickelt wurden, ohne exklusive Patentrechte zugänglich sein werden.
Etablierte Saatgutunternehmen verfolgen kommerzielle Produkte, während neue Marktteilnehmer Venture-Kapital anziehen. Der Oxford-University-Spinout Wild Bioscience kündigte im Oktober 2025 eine Finanzierungsrunde in Höhe von 60 Millionen US-Dollar an, die vom Ellison Institute of Technology angeführt wurde, und erwarb im Juli den Weizenzüchter F1 Seed. Regierungen und philanthropische Stiftungen finanzieren ebenfalls Forschung: Das britische BBSRC unterstützt das Forschungsprogramm Delivering Sustainable Wheat, während die Novo-Nordisk-Stiftung CIMMYT im Jahr 2024 bis zu 21,1 Millionen US-Dollar für CropSustaiN gewährte.