Eine haarige Frage:

Über Jahrtausende besaß Weizen lange Grannen an den Ähren. Erst im Verlauf der letzten tausend Jahre gab es einen Trend zu grannenlosen Sorten. Immer wieder spekuliert die Forschung deshalb darüber, unter welchen Anbaubedingungen Grannen von Vor- oder Nachteil sein könnten – und aus welchen Gründen. Inzwischen haben zahlreiche Studien untersucht, wie Grannen Weizen und dessen Ertrag beeinflussen. Doch wirkliche Klarheit hat dieses Wissen nicht gebracht: Selbst unter vielfältigsten Anbaubedingungen zeigt sich kein eindeutiger Ertragsvorteil von Sorten mit oder ohne Grannen.

Für die Pflanzenzüchtung ist es jedoch wichtig zu verstehen, welche morphologischen Eigenschaften einer Pflanze unter welchen Bedingungen den Ertrag steigern. Die Genetik hilft im Fall der Grannen bislang wenig weiter: Zwar scheinen nur wenige Gene darüber zu entscheiden, ob eine Weizensorte Grannen bildet. Doch über diese Gene ist wenig bekannt, und noch weniger darüber, wie sie mit ertragsbezogenen Merkmalen korrelieren.

Höhere Photosyntheseleistung der einzelnen Ähren

Der Kornertrag bei Weizen wird auch von der Photosynthese-Leistung der Ähren beeinflusst: Sie fangen nicht nur einen großen Teil des einfallenden Sonnenlichts ab, sie sind auch die nächstgelegene Kohlenhydratquelle für die Körner. Weil Grannen die photosynthetisch aktive Fläche der Ähren um 40 bis 60 Prozent vergrößern, liegt die Annahme nahe, dass sie die Kornproduktion begünstigen. Andererseits konkurrieren sie mit der heranwachsenden Blüte um die Assimilate der Photosynthese. Das könnte bedeuten, dass die Konkurrenz zunächst die Fruchtbarkeit beeinträchtigt und für weniger Körner sorgt. Anschließend jedoch ließe die höhere Photosyntheseleistung diese Körner größer und schwerer wachsen.

Metaanalysen bestärken diese Annahme: Weizen mit Grannen besitzt im Mittel drei Prozent weniger Körner, die dafür um fünf Prozent schwerer sind. Unter dem Strich bewirkt das jedoch, dass Pflanzen mit und ohne Grannen nahezu gleich ertragsstark sind. Allerdings konnten Messungen nur unter Trockenstress eine Korrelation zwischen Grannengröße und Photosyntheseleistung der Ähren messen, wohingegen Grannen bei Hitzestress oder komfortablen Bedingungen weder mit der Rate der Photosynthese noch der Atmung korrelierten. Somit dürfte ein anderer Faktor als die verstärkte Photosynthese ursächlich dafür sein, dass Grannen mit größeren Körnern korrelieren.

Verbessertes Wassermanagement bei Trockenstress

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Ein weiterer Aspekt, den Grannen beeinflussen könnten, ist der Wasserhaushalt der Pflanze. Ihre xeromorphe Form deutet darauf hin, dass sie an trockene Bedingungen angepasst sind und wenig Wasser verdunsten. Sie könnten zudem ein passiver Mechanismus sein, durch den Weizen Wasser aus Nebel und Tau sammelt. Für diese These spricht, dass erfolgreiche kommerzielle Sorten in ertragreichen Regionen – wie Deutschland, Nordfrankreich oder Großbritannien – meist keine Grannen besitzen, die wichtigsten Sorten in Regionen mit häufigem Trockenstress – wie Spanien, Italien oder Australien – hingegen schon. In niederschlagsreichen Regionen würde das von Grannen zurückgehaltene Wasser zudem Pilzkrankheiten begünstigen und Samen schon vor der Ernte keimen lassen – gute Gründe, in diesen Regionen gegen Grannen zu selektieren.

Tragen Grannen nun also zum Ertrag bei? Für trockene Regionen deutet die Literatur darauf hin, dass die Ährenfortsätze mehr Sonnenstrahlung einfangen und den Wasserhaushalt des Weizen begünstigen. In jedem Fall ist eine Wechselwirkung zwischen Umweltfaktoren und Grannen zu beobachten, die den Ertrag beeinflusst. Allerdings gibt es auch zahlreiche Beispiele, in denen die Rolle der Grannen unabhängig von der Wasserverfügbarkeit zu sein scheint.

Kein klarer Trend beim Flächenertrag

Fasst man die verfügbaren Daten zusammen, ergibt sich kein klares Bild: Weder ist der Ertrag grannenloser Sorten dem ihrer Verwandten mit Grannen bei Trockenheit überlegen, noch sind letztere bei guten Wachstumsbedingungen klar im Vorteil. Selbst mit Blick auf unterschiedlichste Wachstumsbedingungen hinsichtlich Region, Anbausaison, Anbaupraktiken oder genetischem Hintergrund zeigen Grannen keinen klaren Benefit: Über zahlreiche Studien summiert betrug der Ertragsunterschied im Mittel lediglich1,2 bis 4,2 Gramm pro Quadratmeter.

Damit gibt es zwei mögliche Erklärungen: Grannen haben entweder keinen Effekt auf ertragsrelevante Merkmale oder ihre Einflüsse sind divergent und heben sich somit auf. Wenn letzteres der Fall ist, könnten Grannen durchaus einzelne ertragsrelevante Faktoren beeinflussen. Das könnte sich die Züchtung zunutze machen, sofern es gelänge, die positiven Einflüsse zu bewahren und die negativen zu neutralisieren. Daher schlagen die Forscher:innen weitere Studien vor: mit nahezu isogenen Linien mit unterschiedlich langen Grannen sowie ohne Grannen bei Wachstumsbedingungen mit und ohne Trockenstress.

Quelle:
Sanchez-Bragado, R., et al. (2022): „Awned versus awnless wheat spikes: does it matter?“ In: Trends in Plant Science, Vol. 28, Iss. 3, P. 330-343 (März 2023). doi: 10.1016/j.tplants.2022.10.010.

Zum Weiterlesen auf Pflanzenforschung.de:

• Das Ende einer Ähre - AP2L-5 verantwortlich für unterschiedlichen Aufbau von Weizen- und Gerstenähren
• Transkriptom-Atlas der Ährchenmeristeme - Regulationsmechanismen bei der Gerstenblüte identifiziert
• Genetische Vielfalt - Polyploidie beeinflusst die Genregulation von Kulturweizen

Titelbild: Einige Weizensorten haben auch heute noch Grannen, vor allem in trockenen Regionen. (Bildquelle: © Matthias Böckel / Pixabay)