Züchtungsziele für Bioenergie-Pflanzen: Ein schematischer Überblick

Intro: Ziele für die Züchtung von Pflanzen zur Bioenergie-Nutzung. Übergeordnete Ziele: Mehr Effizienz (Mehr Energie pro Flächeneinheit), Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft (Fruchtfolge, Biodiversität, Bodenfruchtbarkeit), Entschärfung Flächenkonkurrenz
Beispiele

Züchtungsziel: Mehr Biomasse, mehr Effizienz bei der Biogaserzeugung
Zum Beispiel: Roggen
Roggen ist eine geeignete Bioenergiepflanzen: Er ist kälteverträglich, wenig anfällig gegen Krankheiten und liefert auch auf ungünstigen Standorten stabile Erträge. Als Wintergetreide passt er gut in die Fruchtfolgen. Die Effizienz von Roggen für die Bioenergienutzung kann durch Züchtung weiter verbessert werden, etwa durch größere Pflanzen, höhere Bestandsdichten oder eine Steigerung ders für Biogasausbeute entscheidenden Merkmals Gesamttrockenmassenertrag (GTM)
Verfahren: Konventionelle Züchtung, Hybridzüchtung

Züchtungsziel: Verlängerung der Wachstumsperiode
Zum Beispiel: Mais
Verlängerung der Phase des vegetativen Wachstums durch Einkreuzen von Genen aus „Kurztagspflanzen“: Dadurch späterer Blühzeitpunkt und deutlich größere Pflanzen in einer Anbauperiode (bis zu 5m hoch);
Zum Beispiel: Zuckerrüben
Anpassung der Rüben an tiefere Temperaturen, um Rüben bereits - wie heute schon bei Weizen oder Raps - im Spätherbst aussäen zu können und so die für die Biomassebildung nutzbare Vegetationsperiode zu verlängern (Entwicklung) )
Grundlagenforschung
Verzögerung des Blühzeitpunkts, Verlängerung der Wachstumsphase
Verfahren: Konventionelle Züchtung, Smart Breeding, Gentechnik

Züchtungsziel: Für Bioenergie geeignete Pflanzenarten aus wärmeren Klimazonen an mitteleuropäische Bedingungen anpassen.
Zum Beispiel Hirse (Sorgum)
Hirse hat als C4-Pflanzen ähnlich wie Mais, Zuckerrohr oder Miscanthus (Chinaschilf) ein hohes Biomassepotential. Geeignete Sorten können Wuchshöhen bis zu 5 Metern erreichen. Das aus Afrika stammende Süßgras benötigt vergleichsweise wenig Wasser und kann Trockenperioden gut überstehen. Um Hirse auch in Mitteleuropa anbauen zu könne, müssen kältetolerante Sorten gezüchtet werden, die auch kühlere Temperaturen überstehen. Hirse wird als Hauptfrucht genutzt (Aussaat Ende Mai), eignet sich vor allem aber als Zweitfrucht, etwa nach Winteroggen (Aussaat Hirse Ende Juni). Wichtige Züchtungsziele für Bioenergie-Hirse sind: Steigerung der Biomasse, Kältetoleranz, Toleranz gegen Pflanzenkrankheiten
Verfahren: Konventionelle Züchung, Smart Breeding

Züchtungsziel: Erhöhung des Zuckeranteils
Zum Beispiel: Zuckerrohr
Forschungsprogramm in Brasilien mit dem Ziel, den Zuckergehalt in Zuckerrohr um 30 - 40 Prozent zu steigern (Kooperation staatliche Forschungseinrichtungen / internationale Unternehmen). Erste Sorten ab 2015 im Zulassungsverfahren. In Brasilien wird schon heute ein großer Teil der Treibstoffe (Bioethanol) aus Zuckerrohr gewonnen. In Zukunft sollen diese auf den Weltmärkten mit Treibstoffen aus fossilen Rohstoffen konkurrenzfähig sein.
Verfahren: Gentechnik

Züchtungsziel: Verringerung des Ligningehalts
Zum Beispiel: Pappeln
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Verfahren: Gentechnik

Züchtungsziel: Prozessoptimierung Bioethanolherstellung
Zum Beispiel: Mais mit hiztzestabiler Amylase
In den USA wird ist gv-Mais für die Bioethanol-Herstellung entwickelt worden. Als Folge neu eingeführter, aus an Hitze angepassten Bakterien stammenden Gens produziert dieser Mais eine spezielle Amylase (stärkeabbauendes Enzym) , die auch unter den hoheren Temperaturen während des Vergärungsprozesses die Maisstärke in kleinere Einheiten abbaut. Solche Amylasen müssten sonst biotechnisch hergestellt und dem Prozess zugesetzt werden. Durch die im Mais selbt gebildete hitzestabile Amylase wird nicht nur die Effizienz der Bioethanolherstellung aus Mais gesteigert, sondern auch weniger Wasser und Energie benötigt. - Der gv-Mais (Markenname: Enogen, Syngenta) ist in USA und Kanada zugelassen. Derzeit wird er im Rahmen eines größeren Pilotprojekts angebaut und in eine eigenen Bioethanol-Anlage verarbeitet.
Verfahren: Gentechnik