Willkommen in unserer Forschungsabteilung!

Hier halten wir dich über unsere aktuellen Projekte auf dem Laufenden, erklären dir den Hintergrund unserer Technologie bis ins Detail und lassen dich an unserer aktuellen Forschung teilhaben.

Unsere Themen:

Wie gut keimt mein Saatgut? Pflanzensamen kann man ihren Gesundheitszustand nicht ansehen – doch genau dieser ist entscheidend für die Lebensmittelproduktion, Saatgutvermehrung und Züchtung.

Was traditionelle Tests in 7-14 Tagen ermitteln, prognostiziert seedalive verlässlich in nur 3-4 Stunden!

Der seedalive-Bioassay in drei einfachen Schritten:

1. Inkubation – Einzelne Samen werden mit dem Seed Dispenser in Mikrotiterplatten vorgelegt, die Testlösung mit einer Mehrkanalpipette appliziert und die Proben 3 – 4 Stunden bei 21°C inkubiert. Die seedalive-Lösung setzt sich aus einem Redox-Indikator (Resazurin) und einem Mikroorganismus (Hefe) zusammen. Zur gleichmäßigen Benetzung der Samen enthält die Lösung außerdem ein Detergens (Superspreiter).
2. Reaktion – Je nach Gesundheitszustand der einzelnen Samen werden unterschiedliche Mengen an sameneigenen Substanzen ausgewaschen. Die Mikroorganismen verstoffwechseln diese Verbindungen und verursachen dadurch den Farbumschlag. Zur Sicherstellung der biologischen Funktionalität des Bioassays befinden sich auf jeder Testplatte Negativ- und Positivkontrollen. Negativkontrollen prüfen die ausbleibende Farbveränderung ohne ein Substrat, Positivkontrollen prüfen die erwartete Farbveränderung durch zwei Konzentrationen eines definierten Substrats (Saccharose).
3. KI-Analyse – Unsere trainierten KI-Modelle analysieren die photometrisch gemessenen Farbveränderungen und generieren präzise Keimungsvorhersagen. Diese Korrelationszusammenhänge zwischen Farbveränderung und Keimungserfolg wurden mittels umfangreicher Datensätze von zehntausenden von Samen (unterschiedlicher Qualität) pro Kultur trainiert und validiert.

Weiterführende Literatur:

Bhattacharya S, Mummenhoff K (2024). Effective seedbank management to ensure food security and preserve biodiversity. Plant Systematics and Evolution 310: 15. https://doi.org/10.1007/s00606-024-01897-z

Mohammed S, Bhattacharya S, Mummenhoff K (2019). Dead or alive: simple, non-destructive, and predictive monitoring of seedbanks. Trends in Plant Science 24: 783-784. https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S1360-1385%2819%2930144-X

Der seedalive-Bioassay ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Prognose der relevanten Keimungsparameter (Wurzeldurchbruch, normale Keimung und Keimungsindex – nach ISTA sowie Keimenergie und Wasserempfindlichkeit - nach MEBAK / EBC). Aus Forschungs- und Entwicklungsergebnissen unserer Firma ist jedoch immer klarer geworden, dass auch hier noch nicht die Grenze des Möglichen erreicht ist: mithilfe spezifischer und umfangreicher Trainingsdaten können zusätzlich weitere Zusammenhänge mit unserem Bioassay detektiert werden! Somit arbeiten wir daran, alle relevanten Qualitätseigenschaften des Saatguts zu ermitteln – und das alles in nur einem Test!

Fusarium – eine Gattung Toxin-bildender Schlauchpilze – zählt zu den gefährlichsten Phytopathogenen weltweit. Diese Pilze befallen wichtige Kulturen wie Weizen, Hafer, Gerste, Roggen, Tomate, Mais und Banane und beeinträchtigen die Pflanzenentwicklung und verursachen drastische Ertragseinbußen und kontaminierte Nahrungsmittel. Der globale Schaden beläuft sich auf mehrere Milliarden Euro jährlich.

Im Rahmen eines Innovationsförderprogramms (IFP) der NBank Niedersachsen untersuchen wir gemeinsam mit der Hochschule Osnabrück zwei zentrale Fragen: 1) Kann der seedalive-Test Fusarium-Infektionen frühzeitig detektieren? 2) Lässt sich der Keimungserfolg infizierter Samen präzise prognostizieren? Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend– beide Ziele scheinen mit der seedalive-Technologie erreichbar zu sein. So konnten wir bereits zeigen, dass die Farbveränderungen im seedalive-Test mit der Intensität der Infektion (gemessen über das Mykotoxin Deoxynivalenol) und dem Keimungserfolg der Samen hoch korrelieren.

Neben den landwirtschaftlichen Herausforderungen, die diese Pilze verursachen, ist das sogenannte „Gushing“-Phänomen im Brauwesen bekannt und wird auf Fusarium-Kontaminationen zurückgeführt. Hierbei kommt es zu spontanem Überschäumen des fertigen Bieres sowie einem unerwünschten Geruch. In diesem Zusammenhang braucht es eine sensitive Methode, um auch kleinste Fusarium-Mengen zu detektieren.

Unsere Durchbrüche in der Früherkennung von Fusarium-Infektionen in Braugerste könnten die Brau- und Landwirtschaft revolutionieren und helfen, Ernteverluste zu minimieren sowie die Lebensmittelsicherheit zu erhöhen.

Vorzeitiger Austrieb ist ein wachsendes Problem in der Getreideproduktion. Bei feuchter Witterung keimen Getreidekörner bereits auf der Mutterpflanze. Ein unerwünschter Nebeneffekt jahrzehntelanger Züchtung: die natürliche Dormanz wurde so stark reduziert, dass Samen kaum noch über Mechanismen zur Keimungskontrolle verfügen. Beim anschließenden Trocknen für die Lagerung der Samen erleiden vorzeitig gekeimte Körner schwere Schäden oder sterben ab. Dies führt zu erheblichen Verlusten bei der Keimfähigkeit und Triebkraft der Samen. Gleichzeitig verschlechtert sich die stoffliche Zusammensetzung der Körner erheblich, was zu Qualitätseinbußen bei der späteren Verarbeitung führt.

Solche geschädigten Samen lösen eine starke Reaktion im seedalive-Test aus – selbst bei Körnern, die äußerlich völlig intakt erscheinen. Dies ist besonders wertvoll bei minimal ausgeprägtem Auswuchs, der visuell nicht erkennbar ist (verdeckter Auswuchs). Die präzise Detektion und Quantifizierung der Qualitätsminderung ist enorm wichtig – bevor es zu spät ist.

Dormanz (Keimruhe) ist ein natürlicher Regulationsmechanismus des Samens, der die Keimung verhindert, obwohl geeignete Bedingungen zum Keimen herrschen. Diverse Regulationsmechanismen blockieren den Keimprozess und stellen sicher, dass die Entwicklung der jungen Pflanze an geeignetem Ort und zur geeigneten Zeit stattfindet. Dies kann unter anderem über die Perzeption eines relevanten Schlüsselreizes realisiert werden: Kälte beispielsweise signalisiert den Winter, die nachfolgende Wärme kündigt dann das Frühjahr als idealen Keimungszeitpunkt an (in gemäßigtem Klima). Oder langanhaltende Regenfälle waschen Hemmstoffe aus der Samenschale und signalisieren die Regenzeit (in sub-tropischem Klima).

Klassische Dormanz-Tests sind zeit- und arbeitsintensiv, und der Dormanz-Grad ist für viele Entscheidungsprozesse in der Saatgutbranche entscheidend. Hier setzt seedalive an: Unsere speziell trainierten KI-Modelle können dormante Samen bereits im seedalive-Test identifizieren. Die vorläufigen Ergebnisse sind vielversprechend und lassen einen echten Durchbruch erwarten – schnelle, zuverlässige Dormanz-Bestimmung statt wochenlanger Standardtests.

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Mohammed S, Mummenhoff K. (2025) Functional divergence exists in mucilage-mediated seed dispersal, but not in germination of myxospermic Lepidium campestre and Lepidium draba (Brassicaceae). Acta Oecologica 125: 104042. https://doi.org/10.1016/j.actao.2024.104042

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