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Großes Korn: Ein Blick auf die fortfahrende Entwicklung des Weizens

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Vor einigen 12.000 Jahren, nahmen nomadische Jägersammler im fruchtbaren Halbmond – modern-tägiges Israel, Jordanien, der Libanon, West- Syrien, die Südost- Türkei, Kuwait, der Irak und der West-Iran – was einer der wichtigsten Schritte in der Geschichte der menschlichen Kultur betrachtet wird: Sie fingen das Ernten an und dann setzten, natürlich wachsende wilde Gräser, einschließlich den Vorgänger zum Weizen wieder ein.

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Diese verlässliche Quelle der Nahrung, die auch Langzeitlagerungsfähigkeit kennzeichnete, ermöglichte der Entwicklung von Dörfern, dann von Städten, von Großstädten, von Nationen und von Wachstum der menschlichen Bevölkerung von geschätzten 1 Million bis mehr als 7 Milliarde in nur 11 Jahrtausende. Weizen ist mit und das einzelne wichtigste Nahrungsmittelkorn dieser Entwicklung, mit modernem Welthandel im Weizen zu werden gewachsen, der den aller weiteren kombinierten Ernten übersteigt.

Die ersten erfolgreich bebauten Weizen waren das einkorn, diploide Spezies (des zusammengepaßten Chromosoms) und emmer, eine natürliche Kreuzung von zwei diploiden wilden Gräsern. Während prähistorische Landwirte nichts von Genetik kannten, verwendeten sie nichtsdestoweniger Kreuzung – versehentlich und überlegt – in großem Maße mit wilden Gräsern und Auswahl der besten Körner, um Zukunftfelder zu säen. Das führte zu stärkeren, höheren Weizenertrag und essbarere Neuzüchtungen – und das etwaige Ende von einkorn und von emmer durch das Bronzezeitalter.

Die neuen Weizen waren (mehr als zwei zusammengepaßte Sätze Chromosomen) polyploid, und das in großem Maße resultiert aus Bearbeitungsprozessen und -experimentieren durch Züchter. Tetraploide (vier Sätze Chromosomen in jeder Zelle) Vielzahl des domestizierten Weizens wurde als menschliche verstärkte Bearbeitung überwiegend und schließlich wurde (anscheinend zufällig) mit die wilden diploiden Spezies gekreuzt und schuf hexaploids (sechs Sätze Chromosomen).

Heute (ist harter) Weizen des Hartweizens tetraploid, während der allgemeinere Brotweizen hexaploid ist. Brotweizen hat nicht natürlichen wilden hexaploiden Vorfahr, aber ist eine bewirtschaften-verbundene natürliche Kreuzung, die die führende Ernte der Welt geworden ist.

Bikram Gill

Bikram Gill, Ph.D., ist der Direktor der Weizen-Genetik-Ressourcen-Mitte an der Staat Kansas-Universität. Er und sein Team haben das Weizengenom aufgezeichnet und nachher in der Lage waren, ein Gen, das Keimung die vor der Ernte verhindert, ein Problem zu identifizieren, das die Ernteverluste verursachen kann, die jährlich bei $1 Milliarde geschätzt werden. Kredit: Staat Kansas-Hochschulabteilung von Kommunikationen und von Marketing, David Mayes

Weizen macht mehr als 20 Prozent total menschliche Nahrungsmittel-Kalorien aus und ist- das Grundnahrungmittel für ungefähr 40 Prozent der Weltbevölkerung, hauptsächlich in Europa, in Nordamerika und in West- und Nord-Asien. Ungefähr 95 Prozent ist Brotweizen, wenn der Rest der Hartweizen ist, benutzt in den Teigwaren- und Grießprodukten.

Moderne Weizenfälle in sechs Klassifikationen:

harter roter Winter

harter roter Frühling

weicher roter Winter

Hartweizen (hart)

hartes Weiß

weiches Weiß

Der höhere Glutengehalt von Hartweizen macht sie am besten für die Herstellung des Brotes, der Rollen und des Allzweckmehls, während weiche Weizen für flaches Brot, Kuchen, Gebäck, Cracker, Muffins und Kekse benutzt werden. Weizen ist durch fast 99 Prozent der menschlichen Bevölkerung leicht verdaulich, ist in hohem Grade nahrhaft, ist für fast 700 Million Tonnen Nahrung produzierte jedes Jahr und kann in der Umwelt von den nahen arktischen Regionen zum Äquator, Meeresspiegel gewachsen werden zu 13.000 Fuß verantwortlich.

Weizen macht mehr als 20 Prozent menschliche Nahrungsmitteltotalkalorien aus und ist- das Grundnahrungmittel für ungefähr 40 Prozent der Weltbevölkerung.

In großem Maße wegen seines dominierenden Platzes in der menschlichen Diät, ist Weizen auch das Thema von zahlreichen Änderungen, von den ersten menschlichen Landwirten gewesen, die das Beste der Vorgängerkörner vorwählten, um, „zum Halbzwergweizen,“ eine Krankheit-beständige, Düngemittel-zugängliche Belastung mit einem kürzeren, stärkeren Vorrat zu kultivieren, der das erhöhte Gewicht des Kornes tragen könnte. Die resultierende Zunahme des zuverlässigen Ertrags gewann Entwickler Norman Borlaug der Friedensnobelpreis 1970 für den folgenden Rückgang im Welthunger und -verhungern.

Bis 1997 bauten ein geschätztes 81 Prozent der Million gepflanzten Morgen der Welt 530 Weizens Halbzwergweizen an. Ein US-Landwirtschaftsministerium (USDA) Studie das folgende Jahr zeigte die US-Weizenerträge, die 41,7 Scheffel pro Morgen berechnen; das ragte bei 47,1 im Jahre 2014 empor.

Aber Borlaugs Leistung war nur eine vieler Änderungen in den Weizenarten und in Verarbeitungsmethoden über den Jahrtausenden, besonders in der Vergangenheit Jahrhundert. Gegenteil zu einigen Ansprüchen jedoch alles Ergebnis von den verschiedenen Belastungen der Kreuzung des Weizens und der in Verbindung stehenden Anlagen, nicht Gentechnik, zum von Genen von ohne Bezugspezies einzuführen. Tatsächlich haben viele neuen Experimente und Fortschritte kontrollierte Kreuzung von modernen Weizenbelastungen in einige der alten wilden Gräser – oder ihre vorhandenen Äquivalente – verantwortlich für die Entwicklung des frühen Weizens an erster Stelle miteinbezogen.

In der Weizenforschung und entwicklung erlaubt ein besseres Verständnis der genetischen Struktur der Anlage Wissenschaftlern, jene natürlich vorkommenden Gene zu identifizieren und zu lokalisieren, die eine Auswirkung auf jeden Aspekt der resultierenden Entwicklungsfähigkeit der Ernte, von der Korngröße zur Plage und zum Klimawiderstand, zum – pro Stiel und pro Morgen – zur Leichtigkeit der Verarbeitung zu erbringen haben.

Zum Beispiel haben Bikram S. Gill, Ph.D., Direktor der Weizen-Genetik-Ressourcen-Mitte (WGRC), im Jahre 1979 hergestellt und sein Team an der Staat Kansas-Universität das Weizengenom und verbesserten den Weizen Germplasm aufgezeichnet, um der Schaffung von Neuzüchtungen des Weizens mit den Eigenschaften zu ermöglichen, die für spezifischen Bedarf, wie erhöhtes Insekt und Krankheitsresistenz bestimmt sind. Die einzige bedeutende Nahrungspflanze nicht vorher der Reihe nach geordnet, das Weizengenom ist fast dreimal die Größe des menschlichen Genoms.

Die Weizengenomreihenfolge stellt eine Grundlage für das Studieren der genetischen Veränderung und das Verständnis zur Verfügung, wie Änderungen im genetischen Code wichtige landwirtschaftliche Merkmale auswirken können.

Kieme sagte, dass der Plan Forschern erlaubte, die der Reihe nach geordneten Segmente des Weichweizengenoms zu studieren, um ein natürlich vorkommendes Gen, genannt PHS, das zu finden Keimung die vor der Ernte verhindert, in der bedeutender früher Regen das Weizenkorn veranlaßt, zu früh zu keimen und zu bedeutende Ernteverluste führte. Keimung die vor der Ernte verursacht die Weizenernteverluste, die jedes Jahr auf mehr als $1 Milliarde geschätzt werden. Und sein enormes und komplexes Genom gegeben, sagte Gill, dass es unmöglich gewesen sein würde, PHS zu lokalisieren, ohne das Weizengenom der Reihe nach zu ordnen.

„Keimung die vor der Ernte ist ein sehr schwieriges Merkmal, damit Weizenbrüter durch Züchtung allein behandeln. Mit dieser Studie haben sie eine Genmarkierung, zum der Züchtung des Weizens zu beschleunigen, die nicht dieses Problem hat,“ Gill sagten.

In einer Staat Kansas-Hochschulpressenotiz beschrieb Staat Kansas-außerordentlicher Professor der Pflanzenpathologie Eduard Akhunov, ein Mitarbeiter mit dem internationalen Weizen-Genom, das Konsortium der Reihe nach ordnet, den Weizengenomplan, wie kritisch für Botanikforscher und -züchter.

„Zum ersten Mal, haben sie zu ihrer Verfügung einen Satz Werkzeuge, ihnen ermöglichend, spezifische Gene auf einzelnen Weizenchromosomen während des Genoms schnell zu lokalisieren,“ sagte er. „Diese Ressource ist für die Bestimmung jener Gene unschätzbar, die Steuerkomplexmerkmale, wie Ertrag, Kornqualität, Krankheit, Plagewiderstand und abiotic Stresstoleranz. Sie sind in der Lage, eine neue Generation von Weizenvielzahl mit höheren Erträgen und verbesserter Nachhaltigkeit zu produzieren, um die Nachfragen einer wachsenden Weltbevölkerung in einer ändernden Umwelt zu befriedigen.

„Dieses ist eine sehr bedeutende Förderung für [die] Weizengenetik und die züchtende Gemeinschaft. Die Weizengenomreihenfolge stellt eine Grundlage für das Studieren der genetischen Veränderung und das Verständnis zur Verfügung, wie Änderungen im genetischen Code wichtige landwirtschaftliche Merkmale auswirken können. In unserem Labor verwenden wir diese Reihenfolge, um einen Katalog von einzelnen niedrigen Änderungen in der DNA-Sequenz einer weltweiten Probe der Weizenlinien herzustellen, um Einblicke in die Entwicklung und den Ursprung der Weizengenetischer vielfalt zu kommen.“

Im August 2013 nannte die National Science Foundation (NSF) Staat Kansas-Universität als die Führungsinstitution für die erste Industrie der Welt/Hochschulverbundforschungs-Forschungszentrum (I/UCRC) auf Weizen. Wie das erste solche NSF-Mitte für jede mögliche Ernteanlage, die Staat Kansas-Anlage auf das Verbessern von Lebensmittelproduktion und von Krankheitsresistenz für Weizen und andere Ernteanlagen gerichtet wird; es dient auch als Primärausbildungsstandort für die nächste Generation von Forschern.

Mitinszeniert durch Staat Colorado-Universität, schließen Mitarbeiter NSF I/UCRC die Abteilungen der Staat Kansas von Agronomie, Pflanzenpathologie, Entomologie und Kornwissenschaft und -industrie ein; Botanik- und Weizengenetikeinheiten USDAS; die Kansas-Weizen-Kommission und der Kansas-Weizen Alliance; und einige Gesellschaften, einschließlich Bayer CropScience, Syngenta, Limagrain, Dow AgroSciences LLC, allgemeine Mühlen und die Kerngebiet-Betriebsinnovations-Mitte.

Mit der Schaffung des NSF I/UCRC, hat die Weizen-Genetik-Ressourcen-Mittegenbank, etwas 14.000 Speziesbelastungen des wilden Weizens und 10.000 genetische Aktien enthalten – das größte in der Welt – zur neuen Kansas-Weizen-Innovations-Mitte verlagert. Infolgedessen ist es die primäre Quelle für Spezies des wilden Weizens, genetische Aktien und genomische Betriebsmittel für Forscher weltweit geworden. Und mit den gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschaftlern, die neben Industrie und akademischen Partnern auf neuer Genforschung, sagte Gill arbeiten, werden zukünftige globale Weizenzüchtung und Ernteerträge erheblich beschleunigt.

Mit dem Status des Weizens als einer der Spitzenquellen für Nahrungsmittelheftklammern für die Mehrheit der Welt, sind die Fortschritte, die durch innovative Forschungsanlagen wie das WGRC gemacht werden und NSF I/UCRC zur Fütterung der 7 über Milliarde Leute des Planeten Schlüssel.

Mit einem in zunehmendem Maße ausführlichen Verständnis des Weizens auf dem genetischen Niveau, ist zukünftige Forschung auch in der Lage, über Betriebselastizität und -ertrag hinaus und in Verbesserungen im Geschmack, in den Weizen-ansässigen Produkten und sogar in der Möglichkeit der Anwendung von Nahrungsmittelernten zu erweitern, um menschliche Gesundheit durch so genanntes „funktionelles Lebensmittel zu verbessern.“

„Leute, da Verbraucher interessierter sind, an, Kalorien von der Nahrung nicht nur zu erhalten, aber Erhalten von Nutzen für die Gesundheit auch“ sagte Gill.

Das Genom zu haben ist nur der Anfang der Bemühung, jedoch.

„Das Weizengenom hat nur 21 Chromosomen, aber jedes Chromosom ist sehr groß und deshalb ziemlich schwierig,“ erklärte Akhunov in der Staat Kansas-Hochschulpressenotiz. „Das größte Chromosom, 3B, hat fast 800 Million Buchstaben in seinem genetischen Code. Dieses ist fast dreimal mehr Informationen, als im gesamten Reisgenom ist. So versuchen, dieses Chromosom der Reihe nach zu ordnen – und dieses Genom – aufeinander folgend ist eine extrem schwierige Aufgabe.“

Aber mit dem Status des Weizens als einer der Spitzenquellen für Nahrungsmittelheftklammern für die Mehrheit der Welt, sind die Fortschritte, die durch innovative Forschungsanlagen wie das WGRC gemacht werden und NSF I/UCRC zur Fütterung der 7 über Milliarde Leute des Planeten Schlüssel – eine Zahl, die einige Schätzungen voraussagen, wächst bis 10 Milliarde in den folgenden vier Jahrzehnten und fast 11 Milliarde Ende des Jahrhunderts zu erreichen, wegen einer Kombination von hohen Geburtenziffern in den Entwicklungsländern, setzte Verbesserungs- in der Kindersterblichkeit und SteigenLebenserwartung weltweit fort.

„Da die globale Bevölkerung fortfährt, schnell sich zu erhöhen, benötigen wir alle Werkzeuge, die genügend Nahrung, für alle Leute im Licht eines ändernden Klimas, eines vermindernden Landes und Wasservorkommen zu produzieren fortzufahren verfügbar sind, und ändernde Diäten und Gesundheitserwartungen,“ sagte Sonny Ramaswamy, Ph.D., Direktor nationalen Instituts USDAS der Nahrung und der Landwirtschaft, in der Pressenotiz. „Diese Arbeit gibt den Forschern einen Auftrieb, die schauen, um Weisen zu identifizieren, Weizenerträge zu erhöhen.“

Borlaug

Nahe einigen Weizenplänen in Kenia, berät sich Friedensnobelpreissieger Norman Borlaug, Ph.D. (zweiter vom links) mit Führern von Kenia und von CIMMYT (die internationale Mais-und Weizen-Verbesserungs-Mitte) über Ug99, eine virulente Belastung der Weizenstamm-Rostkrankheit, die eine ernste Bedrohung zum Weizen aufwirft. Borlaugs Entwicklung des Halbzwergweizens ergab erhöhte Ernteerträge und einen Tropfen des Welthungers. Kredit: Foto durch Kay Simmons

Alle Änderungen, die bereits im modernen Weizen gesehen werden, haben erheblich die Beschaffenheit von Weizen-ansässigen Produkten geändert; von infolgedessen tragen die, die heute, in den Vereinigten Staaten und auf der ganzen Welt gegessen werden, wenig Ähnlichkeit zu denen nur einigen Jahrzehnten vor. Die robusteren Weizenvarianten auch haben gleichzeitig die Menge des Nahrungsmittelkornes erhöht, das auf Importnationen verfügbar ist und groß die Fähigkeit vieler mehr Nationen erweiterten, Weizenexporteure zu werden.

Ungefähr Hälfte alles US-Weizens wird exportiert, aber trotz des bedeutenden Wachstums in der globalen Nachfrage, ist die Gesamt-US-Nutzfläche, die Weizen gewidmet wird, durch ungefähr Drittel – fast 30 Million Morgen – seit seiner Spitze im Jahre 1981 gefallen.

„Die Anzahl von bedeutenden Ausfuhrländern, die diese Importeure zur Verfügung stellen können, hat in den letzten Jahren von den traditionellen Exporteuren erweitert (die Vereinigten Staaten, Argentinien, Australien, Kanada und die Europäische Gemeinschaft). Ukraine, Russland und Kasachstan sind bedeutende aber in hohem Grade variable Weizenexporteure geworden. Diese drei Exporteure Schwarzen Meers übertrafen zusammen US-Exporte im Jahre 2009 /10 und wieder im Jahre 2011 /12 durch 11,6 Million metrische Tonnen (mmt) und mmt 10,1, beziehungsweise. Während der Mitte der 90er-Jahre waren ihre kombinierten Weizenexporte kleiner als mmt 5,“ entsprechend dem US-Landwirtschaftsministerium der Weizen-Grundlinie „: 2014-23.“

„Seit 1981 und 1982, als US-Weizenexporte ungefähr 45 Prozent Weltexporte erklärten, hat der US-Exportanteil unten geneigt und ungefähr 20 Prozent in den letzten drei Jahren Durchschnitt berechnet. … Werden die fünf größten traditionellen Weizenexporteure (Vereinigte Staaten, Australien, die EU, Argentinien und Kanada) projektiert, mehr als 60 Prozent Welthandel im Jahre 2023 /24 auszumachen, verglichen mit fast 70 Prozent während des letzten Jahrzehnts. Diese Abnahme liegt an erhöhten Exporten von der ehemaligen Sowjetunion größtenteils. US-Weizenexporte werden projektiert, um in 28 - zu einer 30-Milliontonnen-Strecke während des kommenden Jahrzehnts im Allgemeinen zu sein. Jedoch der US-Anteil von Weltexportabnahmen über den Projektionszeitraum.“

Hinsichtlich der Zukunft projektiert der „Grundlinien“ Bericht eine anhaltende Expansion des Weltweizenhandels durch fast 19 Prozent in den folgenden 10 Jahren und steigt zu 177,5 Million Tonnen, wenn das Importwachstum in den Entwicklungsländern konzentriert ist, in denen Einkommen und wachsende Bevölkerungen fährt Nachfrage. Dieses Wachstum wird durch die 15 Länder der Wirtschaftsgemeinschaft der Westafrikanischer Staaten, andere Subsahara- afrikanische Länder, Ägypten, andere Länder im Nord-Afrika und in der Mittlere Osten-Region, Indonesien und Pakistan geführt.

Jedoch sagt der Bericht auch einen stetigen Rückgang im Marktanteil für amerikanische Weizenzüchter voraus.

„Der US-Weizensektor stellt langfristige Herausforderungen als Produktivitätsgewinne gegenüber und Produzentrückkehr für konkurrierende Feldfrüchte lässt die für Weizen hinter sich. In den folgenden 10 Jahren wird die Grünfläche von US-Weizen projektiert, um zu fallen. Weizenertragverbesserungen werden erwartet, um fortzufahren, zu verlangsamen die für konkurrierende Reihenkulturen, hauptsächlich Mais und Sojabohnen,“ der USDA sagt voraus.

„US-Exporte werden erwartet, um wenig Wachstum mit dem erhöhten Geschäftswettbewerb, besonders von Russland, von Ukraine und von Kasachstan zu zeigen. Außerdem liefert inländischer Nahrungsmittelgebrauch, obgleich wachsend, nicht mehr das Wachstum des dynamischen Marktes, das erfahren wird von den siebziger Jahren bis Mitte 1990 S.“