Die Züchtung

Kein Weizenbrötchen, keine Tomate und kein Maiskolben in deinem Einkaufskorb sieht aus wie seine wilden Vorfahren. Seit rund 10.000 Jahren verändern Menschen Pflanzen – zuerst durch einfaches Auswählen, heute auch mit der Genschere. Wer verstehen will, was an Gentechnik neu ist, muss wissen, wie Züchtung vorher funktioniert hat.

Das Prinzip: Vielfalt plus Auswahl

Züchtung heißt, die Erbanlagen von Kulturpflanzen oder Nutztieren gezielt in eine gewünschte Richtung zu verändern. Die Richtung bestimmt das Zuchtziel: mehr Ertrag, bessere Qualität, Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten und Schädlinge, Anpassung an Kälte oder Trockenheit oder einfach eine Pflanze, die sich mit Maschinen ernten lässt.

Jede Methode braucht zwei Zutaten. Erstens genetische Vielfalt (Variation): Pflanzen müssen sich in ihren Erbanlagen unterscheiden. Diese Unterschiede entstehen durch Mutation und durch Rekombination bei der Fortpflanzung. Zweitens Auslese (Selektion): Der Mensch vermehrt nur die Pflanzen, die dem Zuchtziel am nächsten kommen. Charles Darwin nutzte diese künstliche Selektion als Modell, um die natürliche Selektion in der Evolution zu erklären.

Wichtig: Nur erbliche Unterschiede lassen sich züchterisch nutzen. Ist eine Pflanze nur deshalb größer, weil sie auf besserem Boden stand (eine Modifikation), bekommen ihre Nachkommen diesen Vorteil nicht mit.

Auslese und Kreuzungszüchtung

Die älteste Methode ist die Auslesezüchtung: Aus einem bunt gemischten Bestand werden immer wieder die besten Pflanzen ausgewählt und weitervermehrt. So entstanden in der Jungsteinzeit die ersten Kulturpflanzen. Ein moderneres Beispiel ist die Süßlupine: Wilde Lupinen enthalten bittere, giftige Alkaloide. Der Züchter Reinhold von Sengbusch durchsuchte Ende der 1920er-Jahre Hunderttausende Pflanzen nach seltenen bitterstoffarmen Mutanten – deren Nachkommen sind heute eine eiweißreiche Futter- und Lebensmittelpflanze.

Bei der Kreuzungszüchtung (Kombinationszüchtung) kreuzt man zwei Sorten mit unterschiedlichen Stärken, etwa eine ertragreiche und eine krankheitsresistente. Die erste Tochtergeneration (F1) ist einheitlich, in der F2 spalten die Merkmale auf und kombinieren sich neu – genau wie es die Mendelschen Regeln beschreiben. Unter Tausenden F2-Pflanzen sucht man die wenigen, die beide Stärken vereinen, und vermehrt sie über viele Generationen weiter, bis sie reinerbig sind und ihre Merkmale stabil weitergeben. Bis zur fertigen Sorte vergehen oft zehn Jahre oder mehr.

Mutationszüchtung: Zufall beschleunigen

Natürliche Mutationen sind selten. Seit 1928 bekannt wurde, dass Röntgenstrahlen bei Pflanzen Mutationen auslösen, nutzen Züchter Mutagene: energiereiche Strahlung oder erbgutverändernde Chemikalien. Saatgut wird behandelt, ausgesät, und unter den Nachkommen sucht man nützliche Veränderungen. Welche Gene getroffen werden, bestimmt dabei der Zufall – die allermeisten Mutationen sind nutzlos oder schädlich. Trotzdem sind in der Datenbank der Welternährungsorganisation und der Internationalen Atomenergie-Organisation (FAO/IAEA) mehr als 3.000 Sorten aus Mutationszüchtung verzeichnet, zum Beispiel die Braugerste „Golden Promise“ oder die rotfleischige Grapefruit „Rio Red“.

Eine Sonderform ist die Vervielfachung ganzer Chromosomensätze (Polyploidisierung). Das Gift Colchicin blockiert den Spindelapparat, sodass sich die Chromosomen zwar verdoppeln, die Zelle sich aber nicht teilt (vergleiche Mitose). So entstand etwa die Getreideart Triticale aus Weizen und Roggen. Rechtlich gelten Pflanzen aus klassischer Mutagenese in der EU nicht als GVO. Wie Strahlen und Chemikalien neue Sorten hervorbringen, zeigt die Seite Mutationszüchtung.

Hybridzüchtung: der Heterosis-Effekt

Werden Pflanzen über viele Generationen nur mit sich selbst bestäubt, entstehen reinerbige Inzuchtlinien – oft schwach und wenig ertragreich (Inzuchtdepression). Kreuzt man aber zwei passende, verschiedene Inzuchtlinien, sind die Nachkommen besonders wüchsig und ertragreich. Diesen Effekt nennt man Heterosis; die Nachkommen heißen Hybride. Hybridmais verbreitete sich ab den 1930er-Jahren in den USA, heute gibt es Hybridsorten auch bei Roggen, Zuckerrüben, Raps und vielen Gemüsen.

Der Haken für Landwirte: Sät man die Körner einer Hybridpflanze wieder aus, spalten die Merkmale in der F2 auf, der Bestand wird uneinheitlich und der Ertrag sinkt. Deshalb wird Hybridsaatgut jedes Jahr neu gekauft – für Saatgutfirmen ein eingebauter Schutz ihrer Sorte. Woher der Leistungsschub der Hybriden kommt, erklärt die Seite Hybridzüchtung und Heterosis-Effekt.

Gentechnik und Genomeditierung

Seit 1983 lassen sich einzelne Gene im Labor in Pflanzen übertragen, auch über Artgrenzen hinweg (transgene Pflanzen). Stammt das übertragene Gen aus derselben oder einer kreuzbaren Art, spricht man von Cisgenese. Seit 2012 gibt es mit CRISPR/Cas9 eine Genschere, die das Erbgut an einer vorher festgelegten Stelle schneidet. Die Zelle repariert den Schnitt; dabei entstehen kleine Veränderungen, die zum Beispiel ein Gen ausschalten. Anders als bei der Mutationszüchtung weiß man vorher, welches Gen verändert wird. Wie das konkret funktioniert, erfährst du unter Gentechnik bei Pflanzen.

Fachbegriffe

Zuchtziel

Eigenschaft, die durch Züchtung erreicht werden soll, z. B. Ertrag oder Krankheitsresistenz.

Selektion (Auslese)

Gezielte Vermehrung der Individuen, die dem Zuchtziel am nächsten kommen.

Kreuzungszüchtung

Kombination erwünschter Eigenschaften zweier Sorten durch Kreuzung und anschließende Auslese.

Mutagen

Strahlung oder Chemikalie, die die Mutationsrate erhöht.

Polyploidie

Mehr als zwei vollständige Chromosomensätze in einer Zelle, z. B. bei Weizen (sechsfach).

Heterosis

Gesteigerte Wüchsigkeit und Leistung von Hybriden aus zwei unterschiedlichen Inzuchtlinien.

Inzuchtdepression

Leistungsabfall durch fortgesetzte Paarung eng verwandter Individuen.

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