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Neue Züchtungstechnologien und alte Sorten

Mit minimalem Aufwand höchste Qualitäten zu ernten, mit leistungsfähigen Pflanzen, standortangepasst auch unter veränderten Umweltbedingungen gute, stabile Erträge erwirtschaften; das ist das Ziel in der Pflanzenzüchtung für umweltschonendes Wirtschaften. Dazu werden Neue Sorten gezüchtet, neue Technologien eingesetzt.

Die Frage sei erlaubt: Wenn nun aber die Agrobiodiversität nicht einfach ein Zustand, sondern primär eine landwirtschaftliche Praxis ist, weshalb braucht es überhaupt neue Sorten?

Dazu im Folgenden Gedanken und Notizen, angeregt durch die PGREL-Fachtagung zur Erhaltung und nachhaltigen Nutzung von pflanzengenetischen Ressourcen für Ernährung und Landwirtschaft.
• Zusammenfassungen der Vorträge →
Folien →
• Einige der Bilder im Artikel sind einzelne Folien der Referate und direkt verlinkt.

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Saatgut

  • Gute Praxis erhält Agrobiodiversität

    Während bei natürlichen Ressourcen stets die Sorge einer Übernutzung präsent ist, zeichnet sich Saatgut gerade dadurch aus, dass es verloren geht, wenn es nicht mehr genutzt wird. Das war und ist auch heute immer noch der Hauptgrund der beängstigenden weltweiten Abnahme der Agrobiodiversität. Denn Agrobiodiversität ist kein alleinstehender Zustand, sondern vor allem eine landwirtschaftliche Praxis.

  • Herausforderung: Aus weniger mach mehr

    Pro Sekunde wird in der Schweiz ein m2 Landwirtschaftsland verbaut.  Auf immer kleinerer werdender Ackerfläche soll immer mehr produziert werden. Dieses „aus weniger mach mehr“ verspricht man sich von neuen Sorten, die mit ebenso neuen Technologien entwickelt werden.

    Für den professionellen Anbau ist es wichtig, dass der Acker möglichst homogen ist, damit in einem Mal geerntet und die Ernte einheitlich verarbeitet werden kann. Aber wieso kann man nicht einfach die alten Sorten weiter züchten, wenn man doch weiss, wie wichtig Agrobiodiversität ist und dass sie das Resultat einer landwirtschaftlichen Praxis ist?

    Weshalb braucht man neue Sorten? Was sind überhaupt Alte Sorten und was sind Neue?

  • Alt und dynamisch

    Alt heisst nicht starr, auch die sogenannten “Alten Sorten” verändern sich:  Damit eine Nutzpflanzensorte die gewünschten Eigenschaften über lange Zeiträume und viele Generationen behält muss sie regelmässigen Intervallen nachgebaut werden.  Für die Saatgutproduktion werden jeweils diejenigen ausgewählt, die unter den sich ebenfalls wandelnden Anbaubedingung am besten gedeihen.  So ist traditionell gezüchtetes Saatgut nicht statisch, sondern es bleibt durch ökologische Nutzung erhalten.

    Alten Sorten:

    1. kommen mit dem im Boden verfügbaren Stickstoff zurecht, Luft und Gewässer werden deshalb im Anbau nicht mit Kunstdüngern belastet.
    2. sind samenfest, nachbaufähig und leisten damit einen Beitrag zur Erhöhung der Agrobiodiversität.
    3. benötigen keine Herbizide und Pestizide und unterstützen deshalb die Ökosystemleistungen der biologischen und biologisch-dynamischen Produzenten – zum Wohl von Umwelt und Gesundheit.
  • Aus alt wird neu

    In seinem Referat an der PGREL-Fachtagung hat M. Kellerhals (Agroscope und Fructus) am Beispiel von Äpfeln aufgezeigt, wie alte Sorten gesammelt, pomologisch und molekular beschrieben und inventarisiert wurden.

    Das Resultat ist eine “Core Collection” der genetischen Vielfalt der schweizerischen Apfelsorten, die für die Züchtung genutzt werden kann.  Zum Beispiel, wenn aus alten Sorten neue Sorten entstehen sollen und auch wenn wertvolle Eigenschaften von alten für die Entwicklung von neuen Sorten genutzt werden.  “Die breitere genetische Basis in der Züchtung verspricht sowohl für die Produzenten wie auch für die Konsumenten interessante Perspektiven und es bleibt zu hoffen, dass auch der Markt diese Chancen packen wird“, so das Fazit.

    Die dazu verwendete Technik wird vom Züchter bestimmt und hängt von der beabsichtigten Nutzung ab.

  • Wie kommen neue Sorten in den Katalog?

    Um neue Sorten zu kommerzialisieren müssen sie zuerst geprüft und im Sortenkatalog aufgenommen werden. Dazu müssen sie folgende drei Anforderungen erfüllen

    1. Unterscheidbarkeit (distinct): die Sorte muss von allen andern Sorten mindestens in einem Merkmal klar unterscheidbar sein und Eigenschaften aufweisen, die gefragt sind – z.B. Kleberanteil im Weizen oder Schorfresistenz in Äpfeln.
    2. Homogenität (uniform): alle Pflanzen auf dem Acker müssen einen hohen Grad von Homogenität aufweisen – so ist der ganze Acker gleichzeitig erntereif.
    3. Beständigkeit (stable): die Sorte muss auch nach mehreren Generationen noch die gleichen Eigenschaften aufweisen.

    Sorten, die im Saatgutkatalog aufgenommen sind, können als „anerkanntes Material in Verkehr gebracht werden“.  Für die jährlich publizierte Saatgutliste werden verschiedene Kriterien für die Weiterverarbeitung berücksichtigt.  Zugelassenes Saatgut, das nicht in die Saatgutliste passt, zum Beispiel ein Weizen, der für die industrielle Bäckerei zu wenig Kleber enthält, findet bei den „Grossen“ keine Abnehmer und wird am besten direkt vermarktet.

Züchtungstechnologien

  • aus dem letzten Jahrhundert

    Hugo Marie de Vries hat – und das vor über 100 Jahren –  mit seinen Mutationstheorien der Evolutionsforschung neue Impulse gegeben.  Erzeugt man künstlich viele Mutationen, entstehen auch mehr neue Pflanzenarten, so die Idee der Mutagenese.

    Nach dem zweiten Weltkrieg wurde die spontane Genmutationen durch Bestrahlung stark gefördert. Durch diese genetischen Veränderungen entstanden neue Merkmale wie z.B. grössere Früchte oder neue Farben, aber auch neue Sorten.

    Die demokratischste Züchtungsart bleibt die (traditionelle) Ökozüchtung, denn ihr Saatgut ist regional angepasst und nachbaufähig. Sie wird vor allem in der ökologischen Landwirtschafut und zur Erhaltungszüchtung angewendet.

  • Neue Züchtungstechnologien

    Heute wird eine Vielzahl von Zuchtmethoden angewendet zum Erzeugen von genetischen Variationen. Nebst gezielten Kreuzungen innerhalb einer Art macht man Interspezifische Kreuzungen, Brückenkreuzungen, Mutationsinduktionen, induzierte Mutationen, Tilling, CMS, Ovarien und Embriokulturen, Mikrosporenkulturen, Protoplastenfusion, Cytoplastenfusion, um nur einige zu nennen die Pierre Hohmann vom FIBL an der Fachtagung vorgestellt hat.

    Die Neuen Züchtungstechnologien sollen gezielte genetische Veränderungen ermöglichen und das problemlos und relativ kostengünstig. Allerdings ist die Fehlerquote durchaus messbar – man spricht von 10% – und die für eine Kommerzialisierung zwingende Beständigkeit in weiter Ferne.

    So bleiben Hybridsorten (noch) die Schlüsseltechnologie und das beste Businessmodell für die Saatgutfirmen: Ihr Nachbau ist nicht interessant, da durch die unvermeidliche genetische Aufspaltung alle Nachkommen instabil und leistungsschwächer sind.

  • Transgenetik und Cisgenetik

    Das bekannteste Genome-Editierverfahren ist das CRISPR-Cas.

    Die Idee ist, nur einzelne Bausteine in der Erbsubstanz zu entfernen oder hinzuzufügen.

    Da die Pflanzen keine artfremde DNS erhalten und die Manipulation in der Pflanze selber danach nicht mehr identifiziert werden könne argumentieren die Befürworter, es sei irrelevant, wie die Genmutation zustande gekommen sei – spontan-natürlich, durch Radioaktivität oder im Labor. Deshalb sei es auch nicht nötig, geneditierte Sorten als solche zu kennzeichnen.

    Obwohl dieses Verfahren klar ein genetischer Eingriff ist, ist er in der Schweiz durchaus legal: Gesetze werden für bestimmte Situationen geschaffen und das GVO-Gesetz entstand als Reaktion auf die Erfindung der transgenetisch veränderten Organismen, bei denen artfremde Gene eingeschossen werden.

    GVO – mit Transgenen veränderte Pflanzen

    Eingebaute Glyphosattoleranz und Maiszünslerresistenz sind die häufigsten transgenetischen Veränderungen. In den USA angebauter Mais, Soja, Raps und auch Baumwolle ist über 90% genetisch manipuliert, bei den Zuckerrüben sogar 100%.

    Dem Prinzip der «substanziellen Äquivalenz» folgend, d.h. der Behauptung, dass diese Pflanzen im Spektrum der Inhaltsstoffe gleich seien wie die nicht gentechnisch veränderten Ausgangspflanzen – was zweifelsfrei nicht zutrifft – können die Produkte aus diesen Kulturen ohne Kennzeichnung verkauft werden.  In der Schweiz sind GVO in der Landwirtschaft noch nicht zugelassen, doch die Lobby arbeitet darauf hin, dass ein Nebeneinander von GVO und herkömmlichen Pflanzen erlaubt wird.  Für Lebensmittel, die aus gentechnisch veränderten Organismen hergestellt werden besteht eine Bewilligungs- und Kennzeichnungspflicht →.

Schutz und Patente

  • was in der Natur vorkommt kann nicht patentiert werden

    Was in der Natur vorkommt kann nicht patentiert werden. Trotzdem sind Patente auf Pflanzen erlaubt, denn was NEU, für den Experten NICHT NAHELIEGEND und ausserdem NICHT VERBOTEN ist kann patentiert kann werden.

    Ein zielgerichtetes Orientieren von Naturereignissen und/oder Naturstoffen für ein homogenes Ziel ist also NICHT patentierbar und somit Pflanzensorten die durch „im wesentlichen biologischen Zuchtverfahren“ entstehen zur Patentierung verboten . Einige der neuen Technologien wie “Embryo-Rescue“, aber auch die Verwendung einer Transgenen Pflanze zur Weiterzüchtung fallen unter den Begriff „im wesentlichen biologischen Zuchtverfahren“. Sie können nicht patentiert, aber als Sorten geschützt werden.

  • Schutz, Privilege und Verfügbarkeit

    „Kulturpflanzen wurden schon tausende von Jahren verbessert, ohne dass es dafür Schutzrechte gab.

    Die zunehmende Globalisierung und die immer grössere Arbeit des Züchters führten in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts zum Sortenschutz, der die Stellung des Züchters rechtlich klärte und seine innovative Leistung absicherte. Bereits seit Ende des 19. Jahrhunderts gibt es aber auch Patentgesetze, welche denselben Zweck für Erfinder generell verfolgen. Im Bereich des geistigen Eigentums gibt es also zwei verschiedene Anreize zur Entwicklung neuer Pflanzen“. Alexander Pfister, Fürsprecher und Leiter des Rechtsdienstes Gewerbliche Schutzrechte am Eidgenössischen Institut für Geistiges Eigentum, stellte diese einander gegenüber:

    Das Landwirteprivileg des Sortenschutzrechts hebelt das Sortenschutzrecht zugunsten der Bauern aus, was insbesondere die kleinen Züchter zu spüren bekommen. Das Züchterprivileg bedeutet, dass jede auf dem Markt verfügbare Sorte zur Weiterzüchtung verwendet werden darf.“ So Markus Hardegger, Dr. ScNat.ETH, Leiter Fachbereich genetische Ressourcen und Technologien, BLW an der PGREL-Fachtagung 2017 (ein Klick zum Vortrag “Rechtliche Anforderungen für landwirtschaftliches Pflanz- und Saatgut und den PPT-Slides →)

    Wachstum versus Verfügbarkeit

    „Bio“ ist ein Wachstumsmarkt.  Biosaatgut wird so gezüchtet, dass es ohne chemisch-synthetische Hilfsmittel auskommt. Dagegen kann konventionelles Saatgut synthetische Nährstoffe gezielt aufnehmen.  Nicht immer stimmen Angebot und Nachfrage überein und bei weitem nicht alle Biopflanzen stammen aus Biozüchtungen. Häufig gibt es nicht einmal genug Biosaatgut, um den Bedarf der Schweizer Landwirte zu decken. Aus der Not werden dann konventionelle Sorten angebaut und biologisch bewirtschaftet. Gemäss Amadeus Zschunke (Sativa) kann der Bedarf für Biokleegrasmischungen zu 60% mit biologischem Saatgut gedeckt werden. Für Biogemüse liegt der durchschnittliche Biosaatgutanteil bei 15-20%.  Für Salat existieren streng genommen noch gar keine Biosorten; das Biosalat-Saatgut basiert auf “normalen” Sorten, die unter Biobedingungen weitergezüchtet werden

  • Monopole

    Weit grösser als das Patentproblem ist das Problem der Monopole!  3 Firmen kontrollieren 60% des kommerziell gehandelten Saatguts – weltweit.  Unnötig zu schreiben, dass dieselben Konzerne auch Fungizide, Herbizide und Insektizide für dieses Saatgut verkaufen. Carla Hoinkes (Public Eye) gab an den Möschberggesprächen 2018 die aktuellen globale Marktanteile an:

      

    Fatalerweise verschärft der Staat diese Situation, indem er sich zunehmend aus der Züchtung zurück zieht.  So gibt es zum Beispiel in der Schweiz heute keine Züchtungsprogramme mehr für Gerste, Hafer und Roggen →.

Globale Herausforderungen:

  • Welternährung

    Heute werden so viele Kilokalorien erzeugt, dass eine Welt mit einer Bevölkerung von 14 Milliarden Menschen ernährt werden könnte, wenn nicht mehr als die Hälfte der Primärproduktion wieder zerstört würde.

    Mehr als 70 % der menschlichen Ernährung basiert auf zwölf Pflanzen- und fünf Tierarten.

    Die Ernährungssicherung und der Erhalt der Agrobiodiversität gehen Hand in Hand.

    Ein Reichtum der Arten ist für die ausgewogene Ernährung der Menschheit äusserst wichtig.

    Die Ernährungssicherheit ist direkt mit der Verfügbarkeit von Saatgut verbunden.

  • Klimawandel

    Die Vielfalt ist ein zentraler Faktor für die Stabilität der landwirtschaftlichen Ökosysteme.

    Die FAO schätzt, dass die Vielfalt der Kulturpflanzen im 20. Jahrhundert um 75 Prozent zurückgegangen ist.

    Der Verlust von Agrobiodiversität hat drastische Auswirkungen auf die Möglichkeiten heutiger und künftiger Generationen, auf Veränderungen des Klimas und der Umwelt zu reagieren.

    Moderne molekulargenetische Züchtungsmethoden sind für die Entwicklung komplexer Eigenschaften wie Salztoleranz oder Trockenheitsresistenz nur von geringer Relevanz.

  • Saatgut-Monopole

    Saatgut wird seit 100 Jahren immer mehr kommerzialisiert und privatisiert.

    Der Saatgutzukauf macht die Bauern von Saatgutfirmen finanziell abhängig und führt gleichzeitig zum Verlust der traditionell angepassten Sorten und damit der angestammten Agrobiodiversität.

    Saatgutzüchtung ist sehr kostenintensiv – auch bei traditioneller Züchtung. Investoren wollen ein Return On Investment. Es gibt auch andere Möglichkeiten, Agroscope zum Beispiel ist teilweise staatlich finanziert – allerdings immer weniger..

  • Industrielle Landwirtschaft

    Je grösser die Felder, die bewirtschaftet werden, desto wichtiger ist die Homogenität des Saatguts – sei es Weizen, Kartoffeln oder Sonnenblumen. Das ganze Feld soll in einem Arbeitsgang abgeerntet werden können, was einen ausgeglichenen Reifegrad bedingt. Der grosse Nachteil davon ist, dass die Lebensräume monotoner werden und damit die Biodiversität sowie die Resilienz des Ökosystems abnehmen.

    Ist dagegen auf den Feldern bereits eine genetische Vielfalt vorhanden, wird sich dies auch positiv auf die Biodiversität in der Umgebung auswirken. Unsere kleinräumige, standortgerechte Landwirtschaft ist deshalb ideal und geradezu geschaffen, um Artenvielfalt zu erhalten und zu schützen.

    Häufig wird mit neuen Technologien versucht, „alte“ Charakteristiken in eine Züchtung einzubringen und so z.B. Resistenzen einzubauen. Das Problem dabei:  Andere Standorteigenschaften, die bei der bäuerlichen Weiterzüchtung erhalten bleiben, gehen beim Züchten verloren, denn die moderne Züchtung ist eine standardisierte Version. Um dann am eingesetzten Standort optimale Erträge zu erzielen, müssen sehr häufig zusätzliche Hilfsstoffe eingesetzt werden.

  • Weiterführende Links:

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