Züchtung Grafik

Züchtungsverfahren im Überblick –
Mit und ohne Gentechnik

Neben den klassischen Kreuzung und der anschließenden Auslese der Nachkommen stehen der Pflanzenzüchtung heute verschiedene Verfahren zur Verfügung: Sie alle tragen letzlich dazu bei, die nutzbaren genetischen Ressourcen zu erweitern. Unterschiedlich ist, wo und wie genau sie in das Erbgut der Pflanzen eingreifen und welche Züchtungsziele damit erreichbar sind. Politik und Gesellschaft interessieren sich jedoch vor allem dafür, ob eine neue gezüchtete Pflanze im Sinne der gesetzlichen Definitionen ein „gentechnisch veränderter Organismus“ (GVO) ist oder nicht.

Gilt eine neu gezüchtete Pflanze als GVO, darf sie nur ins Freiland ausgebracht werden, wenn es die zuständigen Behörden ausdrücklich genehmigt haben. Bevor sie auf den Markt kommt, muss sie auf aufwändiges und langes Zulassungsverfahren durchlaufen, für das in der Regel umfangreiche Untersuchungsprogramme erforderlich sind, um alle denkbaren Risiken auszuschließen. Bei der Nutzung von GVO-Pflanzen gelten besondere Vorschriften, etwa beim Anbau in der Landwirtschaft oder für die Kennzeichnung der Produkte.

Vor allem: Sind Pflanzen oder die daraus erzeugten Lebens- und Futtermittel „gentechnisch verändert“, dann ziehen sie die Aufmerksamkeit einer kritischen, besorgten Öffentlichkeit auf sich. In Deutschland – und in weiten Teilen Europas – gibt es für „Gentechnik“ kaum Akzeptanz: Produkte, die als „gentechnisch verändert“ gekennzeichnet sind, werden nicht gekauft und die Unternehmen bringen sie deswegen auch nicht auf den Markt. In mehreren EU-Ländern - darunter auch Deutschland - ist der Anbau gentechnisch veränderter Pflanzen verboten.

Bei Zulassung und gesetzlichen Auflagen, Verbraucherakzeptanz und öffentlicher Wahrnehmung besteht eine scharfe Trennlinie zwischen allem, was der Gentechnik zugerechnet wird und den übrigen Züchtungsverfahren. Doch: Aus naturwissenschaftlicher Sicht sind die Übergänge zwischen den Züchtungsverfahren eher fließend. Vor allem die neuen Genome Editing-Verfahren sind mit der seit mehr als 25 Jahren unveränderten gesetzlichen Gentechnik-Definition nicht mehr zu fassen.

klassische Züchtung

Verfahren: Kreuzung und Auswahl der Nachkommen anhand bestimmter äußerlicher Merkmale (Phänotyp); zufällige Kombination von (erwünschten und unerwünschten) Eigenschaften der Eltern
Nutzbares Genmaterial: Genpool der jeweiligen Art („natürliche“ Vermehrung ohne technische Eingriffe)
Nachkommen: Zufällige Kombinationen von Genen und Genmaterial
Vor- / Nachteile: Bewährtes, akzeptiertes Verfahren. Jedoch sind nicht alle wichtigen Merkmale im Genpool vorhanden, z. B. Resistenzen gegen nicht-heimische Schädlinge oder Krankheiten; langwierig (Rückkreuzungen über mehrere Generationen, um unerwünschte Eigenschaften aus einer Kultursorten „herauszuzüchten“)
Regulierung: keine

Hybridzüchtung

Verfahren: Gezielte Kreuzung von zwei Elternlinien, bei denen die gewünschten Merkmale reinerbig vorhanden sind (Inzuchtlinien)
Nutzbares Genmaterial: Genpool der jeweiligen Art
Nachkommen: Mischerbig mit einem breiten Spektrum verschiedener Erbanlagen. Die Nachkommen sind ertragsreicher und widerstandsfähiger als die Elternlinien (Heterosiseffekt).
Vor- / Nachteile: Sorten mit guten Ertragseigenschaften, aber nur bei den direkten Nachkommen. Eine Nachzüchtung (Nachbau) ist nicht möglich bzw. mit starken Ertragsverlusten verbunden. Je nach Pflanzenart ist ein hoher Aufwand erforderlich, um eine gezielten Befruchtung der Elterlinien zu gewährleisten (Ausschluß von Fremd- und Selbstbestäubung).
Regulierung: keine

Mutagenese

Verfahren: Auslösen spontaner Mutationen durch ionisierende Strahlung oder Chemikalien; dadurch größere genetische Variabilität des Pflanzenmaterials für die Züchtung
Nutzbares Genmaterial: Genpool der jeweiligen Art
Nachkommen: Zufällige, ungerichtete Veränderung des Genmaterials. Identifikation interessanter Mutanten anhand äußerer Merkmale (klassisch) oder bestimmter Markergene (DNA-Ebene, neue molekularbiologische Verfahren, z. B. Tilling).
Vor- / Nachteile: Zwar wird die genetischen Variabilität „künstlich“ erhöht. Es ist jedoch ein großer Aufwand nötig, um Sorten nur mit der erwünschten Mutation zu erzeugen (Rückkreuzen oder DNA-Sequenzierungen). Es besteht das Risiko unerwünschter Mutationen, die vor der Markteinführung nicht erkannt werden.
Regulierung: keine (Ausnahme: In Kanada gelten durch Mutagenese erzeugte Pflanzensorten als „neuartig“ mit den gleichen gesetzlichen Anforderungen (Zulassung, Sicherheitsüberprüfung) wie für gentechnisch veränderte Pflanzen.)

Smart Breeding

Verfahren: Wie bei klassischer Züchtung, jedoch kann nach der Befruchtung mit Hilfe molekularbiologischer Verfahren bereits auf DNA-Ebene bestimmt werden, ob die für das jeweilige Züchtungsziel charakteristische Gene oder Genvarianten (Genotyp) vorhanden sind.
Nutzbares Genmaterial: Genpool der jeweiligen Art. Die an der Ausprägung des gewünschten Merkmals beteiligten Gene und ihre Funktionen müssen bekannt sein.
Nachkommen: Entstehen durch Kreuzung, Mutagenese oder Reproduktionstechnologien. Smart Breeding ist in erster Linie ein molekulares Selektionsverfahren.
Vor- / Nachteile: Grundlagen- und Genomforschung als Voraussetzung; schnelle und präzise Selektion der Nachkommen. Keine Züchtungserfolge, wenn keine geeigneten Gene im Genpool vorhanden.
Regulierung: keine

Gentechnologie

Verfahren: Mit Hilfe geeigneter Verfahren werden Gene bzw. Genkonstrukte direkt in das Genom einer Pflanze eingebracht.
Nutzbares Genmaterial: Grundsätzlich Gene aller Organismen. Damit ein eingeführtes Gen von der Pflanze sinnvoll in ein Protein „übersetzt“ wird, sind weitere Genelemente – etwa spezifische Start- und Stopsignale (Promotoren, Terminatoren) oder Markergene – erforderlich.
Nachkommen: Nach der Transformation (Einführung des neuen Gens) wird aus der Zelle eine Pflanze regeneriert. Erfüllt diese die Erwartungen, wird sie in gängige Kultursorten eingekreuzt.
Vor- / Nachteile: Erweiterung der nutzbaren genetischen Ressourcen über den jeweiligen Genpool hinaus; in Europa wenig Akzeptanz.
Regulierung: Besondere gesetzliche Vorschriften für GVO; Risikovorbehalt: Nutzung außerhalb geschlossener Systeme ohne ausdrückliche Genehmigung verboten.

Cis-Gentechnologie

Verfahren: Ähnliches Verfahren wie Gentechnologie; gezieltes Einbringen einzelner Gene
Nutzbares Genmaterial: Genpool der jeweiligen Art, keine „artfremden“ Gene oder Genkonstrukte
Nachkommen: wie Gentechnologie
Vor- / Nachteile: Kein grundsätzlicher Unterschied zur klassischen Züchtung, jedoch Vorteil einer gezielten Züchtung. Anders als bei Kreuzungszüchtung keine Nachkommen ohne unerwünschte Eigenschaften. Zeitersparnis in der Züchtung vor allem dann, wenn Kultursorte und Wildsorte mit dem Spendergen (etwa eine Krankheitsresistenz) sehr unterschiedlich sind. Zulassung und Regulierung wie GVO.
Regulierung: derzeit: GVO


Genome Editing

Verfahren: Herbeiführen einer gezielten Mutation an einer ganz bestimmten Stelle im Genom.
Nutzbares Genmaterial: Genpool der jeweiligen Art, keine „artfremden“ Gene. Variation einzelner DNA-Bausteine nach dem Durchtrennen des DNA-Strangs an der Zielstelle mit anschließender Reparatur der Bruchstelle mit zelleigenen Systemen.
Nachkommen: Nach der Gen-Editierung besitzen alle Nachkommen nur die jeweiligs beabsichtigte Punktmutation. Die gentechnisch eingeführten Genome Editing-Werkzeuge werden nicht mehr benötigt und sind in den für die Weiterverwendung vorgesehenen Nachkommen nicht mehr vorhanden.
Vor- / Nachteile: Sehr viel präziser als klassische Züchtungsverfahren und Gentechnik, vergleichsweise einfach, zuverlässig und kostengünstig. In einer eingeführten Kultursorte können direkt Merkmale eingeführt oder verbessert werden. Zeitaufwändige Rückkreuzungsschritte sind nicht erforderlich.
Regulierung: Zwar werden beim Genome Editing gentechnische Verfahren eingesetzt. Im Endprodukt sind jedoch keine fremden Gene oder Genkonstrukte vorhanden und damit auch nicht nachweisbar. Regulierung derzeit unklar.


Drucken Versenden