Genzukunft

Genetik verstehen · Zukunft mitdenken

Probleme bei der Pflanzenzüchtung

Je erfolgreicher eine Sorte ist, desto größer werden ihre Schwachstellen: Wächst auf Millionen Hektar dieselbe Pflanze und wird jedes Jahr dasselbe Mittel gespritzt, passen sich Schädlinge und Unkräuter an. Das gilt für konventionelle wie für gentechnisch veränderte Sorten. Hier lernst du die wichtigsten Probleme moderner Pflanzenzüchtung kennen – und wie man ihnen begegnen kann.

Einfach erklärt

Wächst überall dieselbe Pflanze, entstehen Probleme. Das gilt für normale und für gentechnisch veränderte Sorten. Ein Problem sind Resistenzen. Das heißt: Schädlinge oder Unkräuter überleben ein Gift. Einige sind zufällig widerstandsfähig. Das Gift tötet die anderen. Die widerstandsfähigen vermehren sich. Das ist Evolution auf dem Acker.

Ein zweites Problem ist weniger Vielfalt. Nur neun Pflanzenarten liefern weltweit rund zwei Drittel von der Pflanzenproduktion. Alte, angepasste Landsorten verschwinden. Ein neuer Erreger kann eine einheitliche Kultur leicht befallen. Genbanken lagern deshalb Saatgut von alten Sorten und Wildpflanzen.

Ein drittes Problem ist das Eigentum. Auf gentechnisch erzeugte Eigenschaften gibt es in Europa Patente. Das sind Schutzrechte für Erfindungen. Wenige große Firmen beherrschen einen großen Teil vom Saatgutmarkt. Außerdem wandern Gene mit dem Pollen auf andere Felder. Das nennt man Auskreuzung.

Merke: Viele Probleme betreffen die moderne Landwirtschaft insgesamt, nicht nur die Gentechnik.

Das lernst du hier

  • Du erklärst die Entstehung von Resistenzen bei Schädlingen und Unkräutern als Selektion.
  • Du erläuterst die Refugienstrategie mit den Mendelschen Regeln.
  • Du beschreibst Ursachen und Folgen des Verlusts an Sortenvielfalt.
  • Du vergleichst Sortenschutz und Patent und beschreibst die Abhängigkeit von Saatgutfirmen.
  • Du beurteilst Auskreuzung und Koexistenz von Landwirtschaft mit und ohne Gentechnik.

Resistenzen: Evolution auf dem Acker

In jeder großen Population von Schädlingen oder Unkräutern gibt es einzelne Individuen, die zufällig eine Mutation tragen, mit der sie ein Gift überleben. Wird nun jedes Jahr dasselbe Mittel eingesetzt, sterben die empfindlichen, die widerstandsfähigen vermehren sich – nach einigen Generationen ist die Population resistent. Das Gift erzeugt die Mutation also nicht, es selektiert sie. Das ist Evolution im Zeitraffer.

Bei Bt-Pflanzen ist das mehrfach passiert: In Indien wurde der Rote Baumwollkapselwurm gegen Bt-Baumwolle resistent, in den USA der Westliche Maiswurzelbohrer gegen ein Bt-Protein im Mais. Bei Unkräutern verzeichnet die internationale Datenbank für herbizidresistente Unkräuter (Stand 27.10.2026) 275 Arten mit 548 Resistenzfällen in 76 Ländern – die meisten haben mit Gentechnik nichts zu tun, viele aber mit dem massenhaften Einsatz von Glyphosat auf herbizidtoleranten Sorten (mehr unter Resistenzen gegen Herbizide). Auch Krankheitserreger überwinden Resistenzgene: Ein 1999 in Uganda entdeckter Schwarzrost-Stamm (Ug99) befällt Weizensorten, die jahrzehntelang als widerstandsfähig galten.

Gegenmittel sind bekannt: Wirkstoffe und Kulturen wechseln (Fruchtfolge), mehrere Resistenzgene kombinieren und – bei Bt-Pflanzen – Refugien anlegen.

Refugienstrategie gegen Bt-Resistenz Links ein Feld mit großer Bt-Mais-Fläche und einem Streifen ohne Bt-Mais, dem Refugium. Auf der Bt-Fläche überleben nur seltene resistente Insekten mit dem Genotyp rr, im Refugium leben viele empfindliche Insekten SS. In der Mitte paaren sich rr und SS. Rechts: Die Nachkommen sind mischerbig rS. Ist die Resistenz rezessiv, sterben sie auf Bt-Mais. Bt-MaisRefugium rr: resistent,sehr seltenSS im Refugium: empfindlich,aber zahlreich rrSS × Paarung Nachkommen: rS mischerbig – bei rezessiverResistenz sterben sieauf Bt-Mais Das Refugium „verdünnt“ die seltenen Resistenz-Allele
Abb. 1: Die Refugienstrategie. Rot: Resistenz-Allel r, blau: empfindliches Allel S. Die Strategie funktioniert am besten, wenn die Resistenz rezessiv vererbt wird und die Bt-Pflanze genug Gift bildet, um auch mischerbige Larven zu töten. Schematisch.

Weniger Vielfalt auf dem Acker

Laut der Welternährungsorganisation FAO (2019) wurden in der Geschichte rund 6.000 Pflanzenarten als Nahrung angebaut. Heute tragen weniger als 200 nennenswert zur Produktion bei, und nur neun Arten liefern zusammen rund zwei Drittel der weltweiten Pflanzenproduktion. Auch innerhalb der Arten schrumpft die Vielfalt: Wo moderne Hochleistungssorten angebaut werden, verschwinden alte, regional angepasste Landsorten. Fachleute sprechen von genetischer Erosion.

Einheitlichkeit ist bequem – gleiche Reife, gleiche Höhe, gleiche Qualität –, aber riskant: Trifft ein neuer Erreger auf eine genetisch einheitliche Kultur, kann er sich ungebremst ausbreiten. Genbanken versuchen gegenzusteuern. Sie lagern Saatgut von Landsorten und Wildverwandten, etwa das Leibniz-Institut IPK in Gatersleben oder der internationale Saatgut-Tresor auf Spitzbergen, der über eine Million Proben aus aller Welt sichert. Wie der Saatgut-Tresor auf Spitzbergen funktioniert und wann er schon gebraucht wurde, erfährst du auf einer eigenen Seite.

Wusstest du?

1970 verloren die Maisbauern in den USA rund 15 % ihrer Ernte durch eine Blattfleckenkrankheit, die ein Pilz auslöst (englisch Southern Corn Leaf Blight). Der Grund war keine Gentechnik, sondern konventionelle Hybridzüchtung: Etwa 85 % des Hybridmaises trugen dasselbe Zellplasma, das für den Pilz anfällig war. Einheitlichkeit kann also auch ohne Gentechnik gefährlich werden.

Wem gehört das Saatgut?

Neue Sorten kosten viel Geld. Züchter schützen sie deshalb rechtlich – auf zwei Arten:

SortenschutzPatent
Was wird geschützt?eine bestimmte Sorteeine Erfindung, z. B. ein Gen-Konstrukt oder eine Eigenschaft – oft über viele Sorten hinweg
Weiterzüchten mit dem Materialerlaubt (Züchterprivileg)nur mit Lizenz, wenn die geschützte Eigenschaft enthalten ist
Eigenes Saatgut nachbauenbei vielen Arten erlaubt, gegen Gebührstark eingeschränkt

In Europa sind Pflanzen, die nur durch Kreuzung und Auslese entstanden sind, seit einer Entscheidung des Europäischen Patentamts von 2020 nicht patentierbar. Gentechnisch erzeugte Eigenschaften dagegen schon. Die NGT-Verordnung erlaubt Patente auf NGT-Pflanzen, verlangt aber, dass sie offengelegt werden; die EU-Kommission soll die Folgen untersuchen. Kritisch gesehen wird auch die Marktkonzentration: Nach Firmenzusammenschlüssen zwischen 2017 und 2018 kontrollieren wenige Konzerne Schätzungen zufolge mehr als die Hälfte des weltweiten kommerziellen Saatgutmarkts. Befürworter von Patenten betonen, dass ohne Schutz kaum jemand in teure Forschung investieren würde. Als Gegenmodell gibt es Open-Source-Saatgut, das jeder frei nutzen und weiterzüchten darf – in Deutschland etwa die Tomatensorte „Sunviva“ (2017). Was in Europa patentierbar ist und wo die Grenzen liegen, erklärt die Seite Patente auf Saatgut.

Auskreuzung und Koexistenz

Pollen hält sich nicht an Feldgrenzen. Wie weit Gene wandern (Auskreuzung), hängt von der Pflanze ab: Weizen bestäubt sich überwiegend selbst, Mais wird vom Wind bestäubt, Raps kreuzt sich auch mit wilden Verwandten, und seine Samen überdauern viele Jahre im Boden. In Nordamerika und Japan wurden verwilderte GV-Rapspflanzen an Straßenrändern und Häfen gefunden. In Mexiko, dem Ursprungsland des Maises, wurden Transgene in traditionellen Landsorten nachgewiesen; 2025 nahm Mexiko ein Anbauverbot für GV-Mais in seine Verfassung auf.

Koexistenz bedeutet, dass Betriebe mit und ohne Gentechnik nebeneinander wirtschaften können, ohne dass sich ihre Ernten ungewollt vermischen. In Deutschland waren dafür beim Anbau von Bt-Mais Mindestabstände vorgeschrieben: 150 Meter zu konventionellem und 300 Meter zu ökologischem Mais. Wer GV-Pflanzen anbaut, haftet für wirtschaftliche Schäden durch Vermischung auch ohne eigenes Verschulden. Da seit 2012 nichts angebaut wird, sind diese Regeln derzeit Theorie. Wie Bio-Betriebe ab 2028 eine Vermischung mit ungekennzeichneten NGT-1-Pflanzen vermeiden sollen, gehört zu den umstrittensten Punkten der neuen Verordnung (siehe Grüne Gentechnik).

Merke

Resistenzen entstehen durch Selektion vorhandener Varianten, nicht durch das Gift selbst. Viele Probleme – Resistenzen, schwindende Vielfalt, Abhängigkeit von wenigen Firmen – betreffen die moderne Landwirtschaft insgesamt. Gentechnik kann sie verstärken (etwa durch Herbizidtoleranz und Patente) oder abmildern (etwa durch neue Resistenzgene). Entscheidend sind Eigenschaft, Anbaupraxis und Regeln.

Typische Fehler

  • „Das Spritzmittel macht die Unkräuter resistent.“ Falsch – es tötet die empfindlichen Pflanzen; resistente Varianten gab es schon vorher und vermehren sich nun.
  • „Diese Probleme gibt es nur bei Gentechnik.“ Falsch – Resistenzen und Einheitlichkeit entstehen auch bei konventionellen Sorten.
  • „Auf jede Sorte gibt es ein Patent.“ Falsch – Sorten sind meist durch den Sortenschutz geschützt, der das Weiterzüchten erlaubt.
Warum Refugien funktionieren – eine Rechnung mit Hardy-Weinberg

Angenommen, das Resistenz-Allel r ist in einer Schädlingspopulation selten, mit einer Häufigkeit von q = 0,001. Dann ist p (Allel S) = 0,999. Nach dem Hardy-Weinberg-Gesetz sind die Genotypen so verteilt: rr = q² = 0,000001, also eine von einer Million Larven. Mischerbige rS = 2pq ≈ 0,002, also etwa zwei von tausend.

Ist die Resistenz rezessiv und bildet die Bt-Pflanze genug Gift (Hochdosis), sterben auch die rS-Larven. Auf der Bt-Fläche überleben dann nur die extrem seltenen rr-Tiere. Paaren sie sich mit den vielen SS-Faltern aus dem Refugium, sind alle Nachkommen rS – und sterben in der nächsten Generation wieder auf dem Bt-Mais. Die Resistenz-Allele bleiben selten, solange genug empfindliche Tiere aus Refugien nachkommen.

Die Strategie scheitert, wenn ihre Voraussetzungen fehlen. Ist die Resistenz nicht vollständig rezessiv oder die Giftdosis zu gering, überleben auch rS-Larven, und das r-Allel breitet sich schnell aus. Wie schnell, zeigt eine Überschlagsrechnung: Überleben auf einer Bt-Fläche ohne Refugium alle rr- und rS-Larven, aber keine SS-Larve, dann trägt jedes überlebende Tier mindestens ein r-Allel. Die Häufigkeit von r springt in einer einzigen Generation von 0,1 % auf rund 50 %. Werden keine oder zu kleine Refugien angelegt, fehlt der Nachschub an S-Allelen. Genau das gilt als eine Ursache für die Resistenz des Baumwollkapselwurms in Indien. In den USA schreibt die Umweltbehörde EPA bei Bt-Mais deshalb Refugien vor. Eine zweite Säule ist das Kombinieren mehrerer Bt-Proteine mit unterschiedlichem Angriffspunkt in einer Pflanze (Pyramidisierung): Ein Schädling müsste dann gleichzeitig gegen zwei Gifte resistent werden.

Die Rechnung zeigt, wie eng Populationsgenetik und Landwirtschaft zusammenhängen: Mit denselben Werkzeugen, mit denen man die Häufigkeit von Erbkrankheiten abschätzt, lässt sich das Resistenzmanagement auf dem Acker planen.

Fachbegriffe

Resistenz
Erbliche Fähigkeit eines Organismus, ein Gift oder einen Erreger zu überleben, der normalerweise tödlich wäre.
Refugium
Fläche ohne Bt-Pflanzen, auf der empfindliche Schädlinge überleben und Resistenz-Allele „verdünnen“.
Genetische Erosion
Verlust genetischer Vielfalt, etwa durch Verdrängung von Landsorten.
Genbank
Einrichtung, die Saatgut und Pflanzenmaterial langfristig lagert, um Vielfalt zu erhalten.
Sortenschutz
Schutzrecht für eine Pflanzensorte; erlaubt anderen das Weiterzüchten (Züchterprivileg).
Patent
Schutzrecht für eine Erfindung, z. B. eine gentechnisch erzeugte Eigenschaft; Nutzung nur mit Lizenz.
Auskreuzung
Übertragung von Genen durch Pollen auf benachbarte Pflanzen derselben oder einer verwandten Art.

Aufgaben

AFB I: wiedergebenAFB II: anwendenAFB III: beurteilen
  1. AFB INenne vier Probleme moderner Pflanzenzüchtung und je ein Beispiel.
    Lösung anzeigen
    Resistenzen (Baumwollkapselwurm gegen Bt-Baumwolle, glyphosatresistente Unkräuter); Verlust der Vielfalt (neun Arten liefern zwei Drittel der Produktion; Pilzepidemie im US-Mais 1970); Abhängigkeit/Patente (Marktkonzentration, Hybridsaatgut); Auskreuzung (GV-Raps an Straßenrändern, Transgene in mexikanischen Landsorten).
  2. AFB IIErkläre mit dem Begriff Selektion, wie ein Unkraut gegen ein Herbizid resistent wird.
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    In der großen Unkrautpopulation tragen wenige Pflanzen zufällig eine Mutation, die sie das Herbizid überleben lässt. Beim Spritzen sterben die empfindlichen Pflanzen, die resistenten überleben und vermehren sich. Wiederholt sich das jedes Jahr, steigt der Anteil resistenter Pflanzen, bis die Population überwiegend resistent ist.
  3. AFB IIDas Resistenz-Allel r kommt mit q = 0,01 vor. Berechne die Anteile von rr und rS nach Hardy-Weinberg und erläutere mit Abb. 1, warum ein Refugium nur bei rezessiver Resistenz gut wirkt.
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    rr = q² = 0,0001 (1 von 10.000), rS = 2pq = 2 · 0,99 · 0,01 ≈ 0,0198 (rund 2 %). Bei rezessiver Resistenz sterben rS-Larven auf Bt-Mais; Nachkommen aus rr × SS (Refugium) sind alle rS und damit empfindlich. Bei dominanter Resistenz überlebten auch rS – das Refugium könnte die Ausbreitung kaum bremsen.
  4. AFB IIVergleiche Sortenschutz und Patent aus Sicht einer kleinen Züchtungsfirma, die eine neue Sorte entwickeln möchte.
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    Sortenschutz: Die Firma darf geschützte Sorten anderer frei zum Weiterzüchten nutzen (Züchterprivileg) – günstig für Innovation. Patent: Enthält das Ausgangsmaterial eine patentierte Eigenschaft, braucht sie eine Lizenz; das kann teuer sein oder verweigert werden. Gleichzeitig kann ein eigenes Patent ihre Investition schützen.
  5. AFB III„Die Probleme der Pflanzenzüchtung sind in Wahrheit Probleme der Gentechnik.“ Beurteile diese Aussage anhand der Beispiele auf dieser Seite.
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    Teilweise zutreffend: Herbizidtolerante GV-Sorten haben glyphosatresistente Unkräuter begünstigt, Patente betreffen vor allem gentechnisch erzeugte Eigenschaften, Auskreuzung von Transgenen ist ein eigenes Problem. Aber: Resistenzen entstehen auch bei konventionellen Mitteln, die Pilzepidemie im US-Mais 1970 war eine Folge konventioneller Hybridzüchtung, genetische Erosion begann mit der Grünen Revolution. Fazit: Viele Probleme sind Folgen industrieller Landwirtschaft und Anbaupraxis; Gentechnik kann sie verstärken oder lösen helfen.

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Quellen & Stand

  • International Herbicide-Resistant Weed Database: Gesamtzahlen (abgerufen am 27.10.2026).
  • Tabashnik, B. E.; Carrière, Y.: Surge in insect resistance to transgenic crops and prospects for sustainability. Nature Biotechnology 35 (2017), S. 926–935.
  • FAO: The State of the World’s Biodiversity for Food and Agriculture, Rom 2019.
  • National Academies of Sciences (2016): Genetically Engineered Crops, Zusammenfassung bei ScienceDaily.

Stand: Oktober 2026.

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