Green, Robust, Exzellent!

Prof. Dr. Karl Schmid

Leiter des Fachgebits Nutzpflanzen­bio­diversität und Züchtungs­informatik sowie Co-Sprecher des Exzellenz-Clusters “Green Robust”

Welche Forsch­ungsfrage treibt Sie an?

Ich will verstehen, wie sich Organismen an ihre Umwelt anpassen. Besonders interessiert mich: Welche Rolle spielt die genetische Variation, die durch Mutation entsteht und durch andere Pro­zesse verschwindet? Dieses Wissen will ich gezielt für die Pflanzenforschung nutzbar machen.

Wie bringt uns das als Gesell­schaft weiter?

Die Menschheit betreibt seit ca. 10.000 Jahren Ackerbau. In diesem Zeitraum herrschten vergleichsweise stabile klimatische Bedingungen. Doch seit Beginn des Dampfmaschinenzeitalters vor 250 Jahren ändern sich diese Bedingungen rasant. Das bringt sowohl unsere Agrar­systeme als auch die natürlichen Ökosysteme ins Wanken.

Unsere Forsch­ung liefert einer neue Generation von Pflanzenzüchter:innen das notwendige Wissen, um in kurzer Zeit angepasste Sorten zu entwickeln. Das ist entscheidend, um Ernteerträge stabil zu halten und eine weiterhin wachsende Weltbevölkerung zu ernähren.

Gleichzeitig helfen die Erkenntnisse, naturnahe Ökosysteme widerstandsfähiger zu gestalten und wirksame Artenschutzmaßnahmen zu entwickeln. Damit tragen wir zu mehreren Sustainable Development Goals (SDGs) der Vereinten Nationen bei.

Wie untersuchen Sie das?

Ein Fokus unseres Fachgebiets liegt auf der Untersuchung genetischer Variation: Das sind zum einen alte Sorten, die wir in Genbanken finden, aber auch wilde Verwandte von modernen Hochleistungssorten. Durch gezielte Einkreuzung können diese genetischen Ressourcen helfen, verarmte Kultur­pflanzen wieder vielfältiger und anpassungsfähiger zu machen.

Um ideale Pflanzen für die Züchtung zu identifizieren, verknüpfen wir genetische Daten mit phänotypischen Merkmalen und Klimainformationen: Wann blüht eine Pflanze? Wie hoch ist ihr Ertrag? Und welchen Einfluss haben Trockenheit, Hitze oder Überschwemmungen darauf?

Dafür arbeiten wir mit sehr großen Datensätzen und nutzen Methoden der künstlichen Intelli­genz – ins­besondere Deep Learning. Diese rechenintensiven Analysen sind nur mithilfe von Hochleistungsrechnern möglich.

Welche Ergebnisse konnten Sie bereits gewinnen?

Schwerpunkte bisheriger Projekte lagen auf landwirtschaftlich bedeutsamen Kulturen wie Sojabohne, Gerste, Mais oder Quinoa. Das daraus gewonnene Wissen unterstützt Züchter:innen schon heute dabei, schneller und gezielter Sorten zu entwickeln, die besser mit Klimastress zurechtkommen und möglichst wenig Dünger und Pflanzenschutzmittel benötigen.

Außerdem hat unsere Arbeit auch Impact in der Scientific Community: Die theoretischen Modelle, die wir entwickelt haben, werden von Kolleg:innen inzwischen auch auf andere Arten und Anbausysteme übertragen.

Worum geht es im Exzellenz-Cluster “Green Robust”?

Der Exzellenz-Cluster gibt uns die Möglichkeit, unsere Arbeit in den kommenden sieben Jahren auf neuem Niveau zu vertiefen und fortzuführen. Im Zentrum steht die Frage: Was macht Pflanzen robust?

Pflanzen sind Lebewesen, die nicht davonlaufen können. Deshalb haben sie vielfältige natürlichen Mechanismen entwickelt, um sich gegen Hitze, Trockenheit, Überflutung, Schädlinge oder Krankheiten zu wappnen. Im Forsch­ungsgewächshaus setzen wir Pflanzen diesen Stressarten systematisch aus, um herauszufinden, welche genetischen Variationen sich als besonders resilient erweisen.

Freilandversuche an unterschiedlichen Stand­orten der Versuchs­station Agrar­wissen­schaften ergänzen die Gewächshausversuche. Hier wollen wir u.a. herausfinden, welchen Einfluss Monokulturen, Mischkulturen oder eine Umgebung mit naturnahen Öko­systemen haben. Dazu werden wir u.a. auch ein sogenanntes „Xerodrom“ nutzen, mit dem wir Dürreperioden im Freiland simulieren.

Vielen Dank für das Gespräch! 
 

Februar 2026