Neue Wege in der Saatzucht

Seit den frühesten Anfängen des Ackerbaus versucht der Mensch, bessere Nutzpflanzen für sich und seine Haustiere zu züchten. Über Jahrtausende hinweg verfuhr er dabei so, dass er das Saatgut von den besten Pflanzen nahm. Erst im 20. Jahrhundert ist diese Massenauslese durch geplante Züchtungsprogramme ergänzt worden. Die Funktion der Gene
Der Erfolg wissenschaftlicher Pflanzenzucht wurde wesentlich von der Erforschung der Vererbungsgesetze bestimmt. Träger der Vererbung sind die Gene. Jede Zelle besitzt eine riesige Anzahl Gene, die in der Desoxyribonucleinsäure (DNA) in den Chromosomen enthalten sind. Aufgrund dieser Vielzahl von Genen gibt es unvorstellbar viele Möglichkeiten der Merkmalskombinationen und Mutationen. Die Erschließung dieses Potenzials durch genetische Versuche steht zwar noch in den Anfängen, dennoch kann man heute von einer »grünen Revolution« sprechen. Zu den Zielen moderner Pflanzenzucht gehört in den meisten Fällen die Steigerung der Erträge. Der Pflanzenzüchter ist interessiert an einer Verbesserung im Erbgut verankerter Merkmale wie »Nährwert«, »kurze Reifungsdauer«, »Resistenz gegen Erbkrankheiten« und »Widerstandsfähigkeit gegen ungünstiges Klima«. Ferner strebt er die Züchtung von Arten an, deren Individuen einen gleich hohen Wuchs und Reifung zur gleichen Jahreszeit aufweisen, damit sie rationell geerntet werden können. In der Natur verändert sich die Pflanzenwelt durch Änderung ihres genetischen Materials, die sogenannte Mutation oder durch Kreuzung (Hybridisation) verschiedener Arten oder Varietäten, wie es z. B. beim Weizen geschah. Moderne Pflanzenzucht beruht auf geplanter Hybridisation in Verbindung mit rigoroser Auslese, um die Herausbildung neuer Sorten zu beschleunigen. Pflanzenzucht-Programme
Versuche, den jeweiligen Einfluss eines Gens zu erkennen, stehen am Anfang eines Zuchtprogramms. Am leichtesten sind diejenigen Merkmale über mehrere Generationen zu verfolgen, die von einem einzigen oder einigen wenigen Genen gesteuert werden, wie z. B. der Zwergwuchs bei Bohnen. Einzelne Pflanzen, die für das Zuchtprogramm ausgesucht wurden, dienen als »Eltern« bei der kontrollierten Züchtung von Paarungssystemen. Diese Systeme sind abhängig von der Art der Befruchtung oder Bestäubung. Weizen, Reis, Tomaten, Bohnen, Erbsen u. a. sind Pflanzen, die sich selbst befruchten, d. h. die Pollen, welche in die Samenanlagen eindringen, stammen von ein und derselben Blüte. Bei sich selbst bestäubenden Arten sind in Pollen und Samenanlagen die gleichen Gene enthalten, die Nachkommen sind also reinerbig. Reinerbige Pflanzen sind relativ leicht zu züchten, ihre jeweiligen Früchte zeigen bei gleichen Umwelteinflüssen gleiche Größe und Qualität. Mais, Klee, Kohl und andere Pflanzen können sich nicht selbst bestäuben. Die Samenanlagen einer Pflanze müssen durch Pollen einer anderen bestäubt werden. Haben die beiden Elternpflanzen ungleiches Erbgut, was meist der Fall ist, nennt man den Vorgang eine Kreuzung und die Nachkommen Bastarde oder Hybriden. Die erste Nachkommengeneration, die F1-Hybriden, sind untereinander gleich und zeigen eine besondere Lebensfähigkeit. Immer mehr wird heute das Merkmal »Widerstandsfähigkeit« solcher Hybriden kommerziell genutzt, besonders bei Mais, wo die Hybridisation leicht durchzuführen ist, weil die männlichen und weiblichen Blüten auf verschiedenen Teilen der Pflanze sitzen. Bei Kreuzungszucht bemüht man sich, möglichst viele hybride Varietäten zu erzeugen, um durch Massenauslese beste Merkmalskombinationen zu gewinnen. Kreuzzüchtung kann auch betrieben werden, um verschiedene Varietäten zu hybridisieren, deren genetische Ausstattungen gut zusammenpassen, die Ergebnisse nennt man »synthetische Varietäten«. Bei Arten, die sich selbst befruchten können (es aber nicht immer tun), überwiegt heute die Weiterzucht eines einzigen wertvollen »Findlings« (so etwa bei Squareheadweizen). Eine solche Pflanze mit besonders wünschenswerten Merkmalen wird für die Zucht von Abkömmlingen selektiert, sie und ihre Nachkommen werden dann über mehrere Generationen hinweg durch Selbstbefruchtung vermehrt. In der gelenkten Hybridisation kreuzt man zwei reinerbige Eltern, von denen jeweils der eine Teil die günstigen Eigenschaften hat, die dem anderen fehlen. Die besten Pflanzen der ersten Nachkommengeneration (F1-Generation) werden paarweise gekreuzt, um die F2-Generation zu erzeugen. Die Pflanzen dieser und der nachfolgenden Generation kreuzt man weiter. Manchmal dauert es bis zur F15-Generation, bevor man die beste Zucht erhält. Hoffnungen für die Zukunft
Unter den zur Zeit laufenden Forschungen und Züchtungsprogrammen kommt der Züchtung der eiweißreichen Sojabohne, einer tropischen Pflanze, für den Anbau in gemäßigten Breiten die größte Bedeutung zu. Andere Versuche befassen sich mit der Entwicklung einer größeren Anzahl von Pflanzen, die Stickstoff aus der Luft binden und ihn zur Bildung von Eiweißen verwenden können, die einzelnen Pflanzen, die derartiges (in Symbiose mit bestimmten Bakterien) leisten, sind die Hülsenfrüchtler. Die Züchtung neuer Pflanzenvarietäten hängt von der intensiven Zusammenarbeit zwischen den Züchtern in der Landwirtschaft, die die Versuchsfelder anlegen und überwachen, und den Genetikern in den Laboratorien ab. Der Weizen verdankt seine Entstehung einer zufälligen Hybridisation von Wildgräsern, die im Nahen Osten vor mehr als 10 000 Jahren stattfand. Wildweizen (Triticum monococcum) [1] und Wildgras (Aegilops speltoides) [2] haben leichte Samen, die vom Wind verstreut wurden, bevor sie geerntet werden konnten. Da beide dieselbe Chromosomenzahl besitzen (14), konnte es leicht zur Kreuzung kommen, doch waren auch die Samen des so entstandenen Wilidemmers (Triticum dicoccoides) [3] noch sehr leicht. Ein zweiter genetischer Zufall brachte den Emmerweizen mit einem anderen Wildgras (Aegilops aquarrosa) [4] zusammen, woraus der Dinkelweizen (Triticum aestivum [5] hervorging, der 42 Chromosomen hat. Die natürliche Art der Samenverbreitung wurde den neuen Hybriden abgezüchtet, um die Körner daran zu hindern, vor der Ernte herauszufallen und damit verloren zu gehen. Aus diesen Hybriden entstand unser Kulturweizen.

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Info 22.11.2017 17:38
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