Grundlagen der Pflanzenzüchtung

Im Laufe der Geschichte der Zivilisation wurde die Pflanzenzüchtung eingesetzt, um Landwirten bei der Lösung komplexer Herausforderungen für den Anbau von Nahrungsmitteln, Futtermitteln und Fasern zu helfen. Sogar die ersten Landwirte verstanden, dass sie zum Überleben Pflanzen verwenden mussten, die speziell an ihre Umweltbedingungen angepasst waren, um die besten Nahrungsmittel zur Ernährung ihres Viehs und ihrer Gemeinschaften zu produzieren.

Der Prozess und das Potenzial der Pflanzenzüchtung

Pflanzenzüchtung ist die Kreuzung zweier Pflanzen, um Nachkommen zu produzieren, deren Auswahl auf eine Kombination der besten Eigenschaften der Eltern hin abzielt. Dies ist eine spannende Wissenschaft, aber sie ist viel älter, als generell erwartet wird. 

Lange bevor wir den genetischen Code für Pflanzen enträtselten und Analysewerkzeuge bauten, um diese Informationen nutzbar zu machen, verließ sich die selektive Züchtung ausschließlich auf die visuelle Identifizierung gewünschter Merkmale. Pflanzenwissenschaftler (auch als Züchter oder Pflanzenzüchter bezeichnet) identifizierten beobachtbare vorteilhafte Merkmale wie Pflanzengesundheit, Ertrag, Größe der Blätter, Schoten oder Früchte, Geschmack, Textur, Resistenz gegen Schädlinge und Krankheiten und Leistung unter extremen Wachstumsbedingungen – um nur einige zu nennen. Die Identifizierung und Validierung dieser messbaren Merkmale der Pflanze wird als Phänotypisierung bezeichnet und ist eine Technik, die Pflanzenwissenschaftlern auch heute noch wertvolle Informationen liefert. Bei der phänotypischen Selektion werden Elternpflanzen basierend auf diesen wertvollen Merkmalen ausgewählt und dann wiederholt nach diesen Kriterien selektiert, wodurch das Merkmal im Laufe der Zeit (Jahre) oder mehrerer Pflanzengenerationen verbessert wird. 

Jetzt streben Forscher das gleiche Ergebnis auf präzisere und effizientere Weise an, indem sie die Gene von Pflanzen mit gewünschten Merkmalen analysieren. Die heutigen Pflanzenwissenschaftler nutzen einen als Genotypisierung bekannten Prozess, der fortschrittliche Technologien nutzt, um Unterschiede in der DNA-Sequenz zu erkennen, die einem gewünschten Ergebnis entsprechen, um vorherzusagen, wie sich diese Variationen auf die Pflanzenleistung auswirken werden. In ähnlicher Weise bezeichnet die molekulare Züchtung (auch als Marker-unterstützte Züchtung bekannt) den Prozess zur Auswahl einer Pflanze nach ihrer überlegenen Qualität oder den gewünschten Eigenschaften, indem ihre Genetik (DNA) untersucht wird und zusätzlich identifiziert wird, welche Pflanzen dasselbe Stück DNA enthalten (als DNA-Marker bezeichnet). Die Lokalisierung dieser DNA-Marker und der genauen Sequenz der identifizierten genetischen Informationen ermöglicht pflanzengenetische Kombinationen, die eine zuverlässigere Verbesserung der Pflanzenleistung bieten. 

Die verbesserte Genauigkeit sowohl bei der Phänotypisierung als auch bei der Genotypisierung ermöglicht es Pflanzenwissenschaftlern, diese Informationen zu nutzen, um Sorten zu entwickeln, die auf einzigartige Weise in der Lage sind, den Acker, die Betriebsmittel und die landwirtschaftlichen Praktiken optimal zu nutzen. 

Eine lange Tradition der Pflanzenzüchtung 

Die meisten Früchte, Gemüse und Getreide, die wir heute essen, sind das Ergebnis von Jahrhunderten oder mehrerer Generationen der Pflanzenzüchtung. Tatsächlich stammen einige der beliebtesten Obst- und Gemüsesorten von Pflanzen, die heute fast nicht mehr erkennbar wären.

Die Wissenschaft der Pflanzenauswahl und -züchtung hat sich in den letzten Jahrtausenden enorm weiterentwickelt. Die Fähigkeit, die Beziehung zwischen genetischer Variation und wünschenswerten Merkmalen herzustellen und zu verstehen, ist wichtiger denn je. Innovationen in der Pflanzenzüchtung erschließen eine beispiellos präzise und weitaus effizientere Verbesserung von Pflanzeneigenschaften, um Sorten zu entwickeln, die vorteilhaftere und wünschenswertere Eigenschaften aufweisen. Einfacher gesagt verfügen Pflanzenwissenschaftler heute über eine breitere Palette von Werkzeugen, die ihnen bei der Züchtung von Pflanzen helfen, indem sie Eigenschaften wie Geschmack, Pflanzenabwehr (z. B. eingebauter Insektenschutz) und Funktion (z. B. Wasser effizienter nutzen) entwickeln.