Wissenschaft aus Gatersleben

Instituts-Forscher verdoppeln die Genauigkeit

Wie die Vorhersage funktioniert. Das Ergebnis der Studie steht im Fachmagazin „Science Advances“.

Koordinator Nils Stein, IPK Gatersleben
Koordinator Nils Stein, IPK Gatersleben (Foto: IPK Gatersleben)

Gatersleben - Angesichts sich stark wandelnder Umweltbedingungen und einer wachsenden Weltbevölkerung weiter für stabile Erträge bei Getreide wie Weizen zu sorgen, ist eine der zentralen Herausforderungen für Wissenschaft und Züchtung. Künftig wird es immer wichtiger sein, die Erträge einzelner Sorten möglichst genau vorhersagen zu können. Ein internationales Forschungsteam unter Führung des Gaterslebener Leibniz-Institutes für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hat dazu umfangreiche Datensätze zusammengetragen, aufgearbeitet und analysiert.

Neue Ära für Züchtung

Letztlich konnte mit Big Data die Vorhersagegenauigkeit für den Ertrag verdoppelt werden. Die Ergebnisse, die eine neue Ära für die Pflanzenzüchtung einläuten könnten, hat nun das Magazin „Science Advances“ veröffentlicht. Ein internationales Forscherteam unter Führung des IPK hat die Möglichkeiten von Big Data nun erstmals im großen Maßstab für die Pflanzenforschung erschlossen. Dazu wurden die Daten aus drei Projekten genutzt, um beim Weizen die Vorhersagegenauigkeit für den Ertrag bei Hybridsorten zu erhöhen.

Große Datensätze

„Wir konnten auf den größten bisher publizierten Datensatz zurückgreifen, der Informationen aus fast einem Jahrzehnt Weizenforschung und -entwicklung enthält“, sagt Jochen Reif, Leiter der Abteilung Züchtungsforschung am IPK. Analysiert wurden Daten zu mehr als 13.000 Genotypen, die in 125.000 Ertragsparzellen geprüft wurden. Zum Vergleich: In einem Zuchtprogramm werden jährlich Pflanzen in 20.000 Ertragsparzellen getestet. „Uns war klar, dass wir die Populationsgrößen erhöhen müssen, um letztlich belastbare Vorhersagemodelle für den Ertrag zu entwickeln“, sagt Reif, „deshalb hieß in diesem Fall wirklich einmal: Viel bringt viel!“ Der Aufwand habe sich gelohnt. „Wir konnten in unserer Studie die Vorhersagegenauigkeit für den Ertrag verdoppeln.“

An der Zukunft gearbeitet

Der Wissenschaftler ist fest davon überzeugt, dass es sich auszahlt, Big Data für die Pflanzenforschung zu nutzen. „Wir haben letztlich an unser aller Zukunftsperspektive gearbeitet“, sagt der IPK-Wissenschaftler. Die jetzige Modellstudie habe eine Bedeutung, die weit über eine Kulturart hinausgehe und vielleicht einen Kulturwandel in der Züchtung einläutet. Letztendlich ist das auch die Eintrittspforte für die Nutzung Künstlicher Intelligenz (KI). „Die erfolgreiche Nutzung von KI steht und fällt auch in der Pflanzenzüchtung und -forschung mit sauberen und umfangreichen Daten. Unsere jetzige Studie ist für diesen Weg ein wichtiger Türöffner.“ (mz)