Dieser Beitrag entstand im Rahmen unseres Plantainments:

Was ist Hybridzüchtung?

29.01.2019 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Methoden der Pflanzenzüchtung im Detail: Hybridzüchtung. (Bildquelle: Originalbild Mais: Danny Smythe/Shutterstock.com/bearbeitet)
Methoden der Pflanzenzüchtung im Detail: Hybridzüchtung. (Bildquelle: Originalbild Mais: Danny Smythe/Shutterstock.com/bearbeitet)

Bei der Hybridzüchtung wollen Züchter einen Effekt ausnutzen, der Heterosis genannt wird. Dahinter verbirgt sich, dass die Nachkommen von zwei reinerbigen Inzuchtlinien deutlich höhere Erträge liefern als ihre Eltern. Wie die Hybridzüchtung funktioniert, erklären wir hier.

Die Hybridzüchtung ist eine Sonderform der Kreuzung. Bei ihr werden gezielt zwei - genetisch möglichst unterschiedliche - Inzuchtlinien gekreuzt. Inzuchtlinien sind homozygot. Das bedeutet, dass die homologen Chromosomen in diesen Pflanzen reinerbig sind. Die Nachkommen (F1-Generation) dieser Kreuzung werden Hybriden genannt. Sie sind leistungsfähiger und widerstandsfähiger als ihre Eltern. Dieses Phänomen wird auch Heterosis bzw. Heterosiseffekt genannt. 

Auf die biologischen Grundlagen kommt es an

Das Fortpflanzungssystem ist nicht nur entscheidend dafür, welche Zuchtmethode man wählt, sondern auch wie erfolgreich diese ist. Die Hybridzüchtung wird sehr erfolgreich bei Fremdbefruchtern wie Mais angewendet. Bei Selbstbefruchter wie Weizen ist sie allerdings mit Hindernissen verbunden. Denn: Bei dieser Zuchtmethode muss, um die zielgerichtete Kreuzung zu gewährleisten, die Selbstbefruchtung der Pflanzen verhindert werden. Bei Selbstbefruchtern ist es daher zunächst nötig, die Mutterlinien züchterisch in rein fremdbefruchtende Pflanzen umwandeln. Das ist möglich, jedoch aufwändiger.

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Video: "Jenny fragt: Wie geht Hybridzüchtung?" (Quelle: transGEN/youtube.com)

Ein bestäubender Vater trifft auf eine sterile Mutter

Die Selbstbefruchtung wird am besten dadurch unterbunden, dass die Mutterlinie keinen Pollen mehr ausbilden kann. Denn somit kann sichergestellt werden, dass sie zielgerichtet vom Pollen des Vaters bestäubt wird. Es gibt mehrere Möglichkeiten, um sterile Mutterpflanzen zu erzeugen: mechanische, chemische und biologische bzw. genetische Ansätze:

  • Bei der sogenannten Handkreuzung, dem mechanischen Ansatz, werden die Blüten gezielt vom Menschen per Hand kastriert. Ein Vorgang, der sehr aufwändig und daher teuer ist.
  • Nutzt man den chemischen Ansatz, kommen Hybridizierungsmittel, sogenannte Gametozide, zum Einsatz. Durch die chemische Substanz wird verhindert, dass die männlichen Teile einer zwittrigen Blüte (z. B. Weizen) bzw. männliche Blüten einer einhäusigen Pflanze (z. B. Mais) fertilen Pollen produziert. Sie sind in Deutschland allerdings verboten.
  • Daher greift man oft auf einen Mechanismus zurück, der cytoplasmatisch-männliche Sterilität (CMS) genannt wird. Der Mechanismus beruht auf einer genetischen Veränderung der mitochondrialen DNA, doch einige Pflanzen sind auch von Natur aus cytoplasmatisch-männlich steril.

Die vorher hergestellte männliche Sterilität der Mutter muss in den Hybriden jedoch wieder aufgehoben werden. Ansonsten würde es bei diesen Pflanzen zu keiner Bildung von Hybridsaatgut kommen. Dies erreicht man, indem der Vater auch über sogenannte Restorer-Gene verfügt, welche er an die Nachkommen vererbt. Sie stellen die Fertilität der männlichen Blüten oder Blütenteile wieder her.

Der Vorgang zusammengefasst: Die sterile Mutterlinie wird mit der Vaterlinie, die Restorer-Gene in sich trägt, gekreuzt. Das Resultat sind fertile Hybriden, die Samen bilden. Dieses Hybridsaatgut nutzt der Landwirt zur Aussaat auf dem Acker.

Vorteile und Nachteile der Methode

Durch Hybridzüchtung können aufgrund des Heterosiseffekts höhere und stabilere Erträge erzielt werden. Daher entscheiden sich viele Landwirte für Hybridsaatgut.

Allerdings ist ein sogenannter Nachbau vom Landwirt, also die Nutzung des Saatgutes der Hybriden (F1-Generation), nicht mehr sinnvoll. Grund dafür ist die Aufspaltung der Merkmale in der F2-Generation (siehe: 2. Mendelsche Regel). Dies führt zu einem erheblichen Leistungsabfall. Das bedeutet, dass ein Landwirt, der sich für Hybridsaatgut entscheidet, jedes Jahr neues Saatgut kaufen muss, wenn er vom Heterosiseffekt profitieren möchte.  

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