Beispiel Züchtung
Brokkoli, Kohlrabi, Rosenkohl und Grünkohl sehen völlig unterschiedlich aus – und gehören doch zu ein und derselben Pflanzenart. Der Maiskolben hat sich aus einem unscheinbaren Gras mit einer Handvoll steinharter Körner entwickelt. Drei Beispiele zeigen, was Züchtung über Jahrtausende geleistet hat.
Einfach erklärt
Diese Seite zeigt drei Beispiele für Züchtung. Mais stammt von einem Wildgras aus Mexiko ab. Es heißt Teosinte. Vor rund 9.000 Jahren beginnen Menschen dort mit der Auslese. Aus wenigen harten Körnern wird ein Kolben mit Hunderten Körnern. Wenige Gene haben dabei eine große Wirkung.
Brotweizen hat sechs Chromosomensätze. Ein Chromosomensatz ist ein kompletter Satz von Erbanlagen. Die sechs Sätze stammen von drei Wildgräsern. Diese Gräser kreuzen sich vor Jahrtausenden in der Natur. Dabei verdoppeln sich die Chromosomensätze.
Brokkoli, Kohlrabi, Rosenkohl und Grünkohl gehören zu einer einzigen Pflanzenart. Alle stammen vom Wildkohl ab. Die Bauern vergrößern durch Auslese jeweils ein anderes Pflanzenteil. Beim Kohlrabi ist es der Stängel, beim Rosenkohl sind es die Knospen.
Das Wichtigste:
- Neue Weizensorten steigern Ende der 1960er-Jahre die Ernten in Indien und Pakistan.
- Sie brauchen aber viel Dünger und Wasser.
- Viele alte Landsorten verschwinden dabei von den Feldern.
Merke: Kulturpflanzen sind das Ergebnis von jahrtausendelanger Auslese durch den Menschen.
Das lernst du hier
- Du beschreibst, wie aus Teosinte Mais wurde und welche Gene dabei eine Rolle spielten.
- Du erklärst die Entstehung von Brotweizen durch natürliche Kreuzung und Polyploidie.
- Du ordnest Kohlsorten dem Pflanzenorgan zu, das bei ihnen vergrößert wurde.
- Du beurteilst Chancen und Nebenwirkungen der Grünen Revolution.
Mais: vom Gras zum Kolben
Der Vorfahr des Maises ist die Balsas-Teosinte, ein Wildgras aus dem Tal des Flusses Balsas im Südwesten Mexikos. Erbgutvergleiche zeigen, dass Mais dort vor rund 9.000 Jahren aus genau dieser Teosinte domestiziert wurde, also durch Auslese an menschliche Bedürfnisse angepasst. Auf den ersten Blick ist das kaum zu glauben:
| Merkmal | Teosinte | Mais |
|---|---|---|
| Wuchs | stark verzweigt, viele kleine Ähren | ein Haupttrieb mit wenigen großen Kolben |
| Körner pro Ähre | etwa 6–12, in zwei Reihen | mehrere Hundert, in vielen Reihen |
| Kornhülle | harte, steinartige Fruchtschale | Korn liegt frei, leicht zu essen |
| Samenverbreitung | Ähre zerfällt, Körner fallen von selbst ab | Körner bleiben am Kolben – ohne Menschen kann Mais sich kaum vermehren |
Trotzdem sind Teosinte und Mais so eng verwandt, dass sie sich kreuzen lassen und fruchtbare Nachkommen haben; sie gelten als Unterarten derselben Art (Zea mays). Einige wenige Gene haben große Wirkung. Das Gen tb1 (teosinte branched 1) ist bei Mais stärker aktiv und unterdrückt die Seitentriebe – so entsteht die schlanke Maispflanze. Eine einzige veränderte Aminosäure im Gen tga1 sorgt dafür, dass die harte Fruchthülle fehlt. Viele weitere Gene mit kleinerer Wirkung kamen hinzu. Die ersten Bauern wählten also immer wieder Pflanzen mit seltenen, günstigen Allelen aus – ohne zu wissen, was Gene sind. Die Methoden dahinter erklärt die Seite Die Züchtung. Welche Gene den Weg vom Teosinte zum Mais bestimmten, zeigt die Seite Vom Teosinte zum Mais.
Weizen: ein Getreide aus drei Gräsern
Brotweizen ist ein Sonderfall: Er hat nicht zwei, sondern sechs Chromosomensätze (hexaploid, 2n = 42). Sie stammen aus drei verschiedenen Wildgräsern. Vor mehreren Hunderttausend Jahren kreuzten sich in der Natur zwei Wildgräser mit den Genomen A und B, und der Chromosomensatz verdoppelte sich – sonst wären die Nachkommen unfruchtbar gewesen, wie du bei der Meiose nachvollziehen kannst. So entstand der wilde Emmer (AABB). Ihn und das einfachere Einkorn (AA) nahmen Menschen vor etwa 10.000 Jahren im Fruchtbaren Halbmond (heute Türkei, Syrien, Irak, Iran) in Kultur. Als Emmer-Felder später bis in die Gegend südlich des Kaspischen Meers reichten, kreuzte er sich vor rund 8.000 bis 10.000 Jahren zufällig mit einem dort wachsenden Ziegengras (Aegilops tauschii, Genom DD). Das Ergebnis ist unser Brotweizen (AABBDD). Eine wilde Form davon gibt es nicht – er ist auf dem Acker entstanden.
Auch beim Weizen wählten die frühen Bauern Pflanzen aus, deren Ähren bei der Reife nicht zerfallen und deren Körner sich leicht dreschen lassen. Ein Sprung gelang im 20. Jahrhundert mit der Grünen Revolution: Der US-Agrarwissenschaftler Norman Borlaug kreuzte in Mexiko Zwerggene aus der japanischen Sorte „Norin 10“ in ertragreiche Weizensorten ein. Die kurzen, standfesten Halme knicken auch bei starker Düngung nicht um. In Indien und Pakistan stiegen die Weizenernten Ende der 1960er-Jahre innerhalb weniger Jahre stark an; Borlaug erhielt 1970 den Friedensnobelpreis. Die Kehrseite: Die neuen Sorten brauchen viel Dünger, Wasser und Pflanzenschutz, und viele alte Landsorten verschwanden von den Feldern. Was das für die Vielfalt bedeutet, zeigt die Seite Probleme bei der Pflanzenzüchtung.
Kohl: eine Art, viele Gesichter
Der Gemüsekohl (Brassica oleracea) ist das Paradebeispiel dafür, wie Auslese verschiedene Organe einer Pflanze vergrößern kann. Seine wilde Form, der Wildkohl, wächst an felsigen Küsten Westeuropas und des Mittelmeers, in Deutschland zum Beispiel auf Helgoland. Je nachdem, welche Pflanzen die Bauern über Jahrhunderte auswählten, entstanden ganz unterschiedliche Gemüse:
Da alle Kohlformen zur selben Art gehören, können sie sich gegenseitig bestäuben. Wer eigenes Kohl-Saatgut gewinnen will, muss die Sorten deshalb räumlich trennen – sonst entstehen bunte Mischformen. Für Gemüsegärtner ist das ein Ärgernis, für den Unterricht ein schöner Beleg: Hinter riesigen äußeren Unterschieden können vergleichsweise wenige genetische Unterschiede stehen. Das Gegenteil von Vielfalt zeigt die Cavendish-Banane: Sie wird nur als Klon vermehrt und ist deshalb besonders anfällig für Krankheiten.
Merke
Kulturpflanzen sind das Ergebnis jahrtausendelanger künstlicher Selektion. Oft haben wenige Gene mit großer Wirkung das Aussehen stark verändert (Mais: tb1, tga1). Brotweizen entstand durch natürliche Kreuzung verschiedener Arten mit anschließender Verdopplung der Chromosomensätze (Polyploidie).
Wusstest du?
Die Zuckerrübe ist eine junge Kulturpflanze. 1747 wies der Berliner Chemiker Andreas Sigismund Marggraf Zucker in Rüben nach, um 1801 entstand in Schlesien die erste Rübenzuckerfabrik. Durch Auslese stieg der Zuckergehalt von wenigen Prozent auf heute rund 16 bis 20 Prozent.
Typische Fehler
- „Mais stammt von einer wilden Maispflanze ab, die so ähnlich aussah.“ Falsch – sein Vorfahr Teosinte sieht völlig anders aus, ist genetisch aber sehr nah verwandt.
- „Brotweizen ist durch Gentechnik entstanden, weil er sechs Chromosomensätze hat.“ Falsch – die Kreuzungen und Verdopplungen geschahen natürlich, vor Jahrtausenden.
- „Brokkoli und Blumenkohl sind verschiedene Arten.“ Falsch – beides sind Sorten von Brassica oleracea.
Wie man Domestikationsgene findet
Woher weiß man, welche Gene aus Teosinte Mais gemacht haben? Forschende kreuzten Mais mit Teosinte und untersuchten in der F2 und späteren Generationen, welche DNA-Abschnitte zusammen mit typischen Maismerkmalen vererbt werden. Diese Methode heißt QTL-Kartierung (QTL = quantitative trait locus, ein Genort für ein messbares Merkmal). Dabei fielen wenige Regionen mit großer Wirkung auf, darunter tb1 und tga1.
Beim Gen tb1 liegt der entscheidende Unterschied gar nicht im Protein, sondern in der Genregulation: Weit vor dem Gen sitzt bei Mais ein eingesprungenes springendes Gen (Transposon), das die Aktivität von tb1 verstärkt. Bemerkenswert: Diese Variante kommt in geringer Häufigkeit auch in wilder Teosinte vor und ist älter als der Mais. Die ersten Bauern haben also nicht auf eine neue Mutation gewartet, sondern eine vorhandene, seltene Variante angereichert – Selektion auf stehende genetische Variation.
Auch beim Blumenkohl kennt man ein beteiligtes Gen. Es heißt CAL – nach dem englischen Wort cauliflower, weil eine Mutation in diesem Gen bei der Modellpflanze Ackerschmalwand blumenkohlartige Blütenstände erzeugt. Im Blumenkohl selbst ist CAL durch ein vorzeitiges Stopp-Codon funktionslos. Zusammen mit weiteren Genen bleibt der Blütenstand dadurch im Knospenstadium stecken, und es entsteht die dicke weiße „Blume“.
Ähnlich lässt sich die Herkunft von Kulturpflanzen mit Erbgutvergleichen klären. Beim Kohl ergab eine große Studie von 2021, dass seine nächsten wilden Verwandten im östlichen Mittelmeerraum vorkommen. Manche „wilden“ Kohlbestände an Westeuropas Küsten könnten demnach verwilderte Kulturpflanzen sein. Solche Befunde werden weiter diskutiert – ein gutes Beispiel dafür, dass auch scheinbar klare Lehrbuchgeschichten durch neue Daten präzisiert werden.
Für die Zukunft sind diese Kenntnisse doppelt wichtig: Wildverwandte wie Teosinte oder Ziegengräser tragen Gene für Krankheitsresistenz oder Trockenheitstoleranz, die in Kulturpflanzen verloren gegangen sind. Genbanken bewahren deshalb Saatgut von Wildformen und alten Landsorten auf.
Vertiefen: zwei Kapitel zu Züchtungsbeispielen
Fachbegriffe
- Domestikation
- Umwandlung einer Wildart in eine Kulturform durch langfristige Auslese des Menschen.
- Teosinte
- Wildgras aus Mexiko, der direkte Vorfahr des Maises.
- Polyploidie
- Vorliegen von mehr als zwei Chromosomensätzen, beim Brotweizen sechs.
- Fruchtbarer Halbmond
- Region im Nahen Osten, in der Weizen, Gerste und Linse vor rund 10.000 Jahren in Kultur genommen wurden.
- Grüne Revolution
- Steigerung der Getreideerträge ab den 1960er-Jahren durch Hochertragssorten, Dünger und Bewässerung.
- Landsorte
- Alte, regional angepasste Sorte, die genetisch vielfältiger ist als moderne Zuchtsorten.
Aufgaben
- AFB IBeschreibe mithilfe der Tabelle vier Unterschiede zwischen Teosinte und Mais.
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Wuchs (verzweigt vs. ein Haupttrieb), Körnerzahl (6–12 vs. mehrere Hundert), Kornhülle (hart vs. frei), Samenverbreitung (Ähre zerfällt vs. Körner bleiben am Kolben). - AFB IIErkläre, warum ein Mais, dessen Körner am Kolben bleiben, in der Natur einen Nachteil, auf dem Acker aber einen Vorteil hat.
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In der Natur fallen die Körner nicht ab und keimen nicht verteilt – die Pflanze kann sich kaum vermehren. Auf dem Acker lassen sich die Körner vollständig ernten; die Bauern säen sie selbst aus. Künstliche Selektion begünstigt so ein Merkmal, das natürliche Selektion benachteiligen würde. - AFB IIErläutere mithilfe von Abb. 1, warum Brotweizen 42 Chromosomen hat, und begründe, warum ohne Verdopplung der Chromosomensätze unfruchtbare Pflanzen entstanden wären.
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Drei Genome (A, B, D) mit je 7 Chromosomen liegen je doppelt vor: 6 × 7 = 42. Ein Kreuzungsprodukt aus zwei Arten hätte zunächst nur je einen Satz A und B; in der Meiose finden die Chromosomen keine passenden Partner, die Keimzellen wären fehlerhaft. Nach der Verdopplung hat jedes Chromosom wieder einen Partner, die Meiose läuft geordnet ab. - AFB IIOrdne zu: Welches Organ des Wildkohls wurde bei Kohlrabi, Rosenkohl und Blumenkohl vergrößert?
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Kohlrabi: Stängel (Sprossachse). Rosenkohl: Seitenknospen. Blumenkohl: Blütenstand. - AFB IIIBewerte die Grüne Revolution: Überwiegen die Vorteile oder die Nachteile? Berücksichtige Ernährung, Umwelt und genetische Vielfalt.
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Vorteile: deutlich höhere Erträge, verbesserte Ernährungslage in Ländern wie Indien und Pakistan. Nachteile: hoher Bedarf an Dünger, Wasser und Pflanzenschutz, Umweltbelastung, Verdrängung von Landsorten und Verlust genetischer Vielfalt, Abhängigkeit von Saatgut und Betriebsmitteln. Ein begründetes Urteil kann je nach Gewichtung unterschiedlich ausfallen.
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Quellen & Stand
- Matsuoka, Y. u. a.: A single domestication for maize shown by multilocus microsatellite genotyping. PNAS 99 (2002), S. 6080–6084.
- Wang, H. u. a.: The origin of the naked grains of maize. Nature 436 (2005), S. 714–719.
- Shewry, P. R.: Wheat. Journal of Experimental Botany 60 (2009), S. 1537–1553.
- Mabry, M. E. u. a.: The evolutionary history of wild, domesticated, and feral Brassica oleracea. Molecular Biology and Evolution 38 (2021), S. 4419–4434.
Stand: Oktober 2026.