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1.1.2Züchtungsmethoden, die für die Ökologische Landwirtschaft abgelehnt oder als problematisch angesehen werden

Die Züchtungsmethode, die innerhalb der ÖL am klarsten abgelehnt wird, ist horizontaler Gentransfer, also artübergreifender Transfer von Genen in die Kulturart, was man als genetische Modifikation im engeren Sinne bezeichnen könnte. Der Eingriff liegt hier unterhalb der Zellebene, greift also in die Integrität der Pflanze ein, womit das Gesundheitsprinzip verletzt wird. Dabei fällt das Überschreiten der Artgrenze erschwerend ins Gewicht. Weiterhin können beim benachbarten Anbau von genetisch modifizierten und nicht modifizierten Sorten Probleme durch Verkreuzung auftreten, die das Gerechtigkeitsprinzip verletzen. Geht man davon aus, dass man noch nicht genug von der Wirkung dieser Gene in einem komplexen System wie einer Pflanze und in dem noch komplexeren umgebenden Ökosystem weiß, so wird auch das Sorgfalts­prinzip verletzt. Weiterhin indirekt mit dem horizontalen Gentransfer verbunden ist der Verlust des Verfügungsrechts über das Saatgut sowohl beim Landwirt als auch bei Pflanzenzüchtern durch die meist damit einhergehende Patentierung sowie dem häufig damit verbundenen Diversitätsverlust. Verlust von Diversität innerhalb der Kulturart kann dadurch entstehen, dass Erstellung und Genehmigung von genetisch-modifizierten Pflanzen relativ teuer ist und sich nur bezahlt macht, wenn die entsprechende(n) Sorte(n) weite Verbreitung finden.

Etwas weniger eindeutig ist der cis-Transfer, also genetischer Transfer innerhalb einer Art, oder verschiedene Methoden des „Genome-Editing“, bei denen gezielt bestimmte Gensequenzen verändert werden und die Mutationen ähnlich sind. Meist ist dann im Endprodukt nicht mehr ersichtlich, ob diese Veränderung durch natürliche Weise entstanden ist oder durch einen gezielten Eingriff auf DNA-Ebene, in deren Verlauf auch der temporäre Transfer von Fremd-DNA eine Rolle gespielt hat. Folgt man der Argumentation, dass ÖL prozessual und nicht vom Ergebnis her definiert wird, so gilt hier eine ähnliche Argumentation und Einschätzung wie beim horizontalen Gentransfer; problematisch ist hier allerdings die häufig fehlende Nachweismöglichkeit im Endprodukt.

Ungerichtete Mutationen durch Strahlung oder Chemikalien hingegen werden in konventionell gezüchteten Sorten für den ÖL anerkannt, da Sie den natürlichen Prozess lediglich beschleunigen. Für Züchtung innerhalb der ÖL wäre der Einsatz von radioaktiver Strahlung oder mutagenen Chemikalien allerdings nicht akzeptabel.

Ähnliches gilt für die Anwendung der Dihaploiden-Technik, also der Produktion von homozygoten Individuen aus haploiden Gameten. Kritikpunkte sind u. a. der Verlust an Diversität gegenüber der traditionellen Produktion homozygoter Linien durch rekombinante Inzucht­linien.

Von vielen Verbänden abgelehnt werden Hybriden, bei deren Erstellung cytoplasmatische männliche Sterilität (CMS) zur Vermeidung von Selbstung in der Massenkreuzung zur Erstellung der Hybride eingesetzt wurde. Als problematisch wird hier gesehen, dass das cmS-System im Fall von Kohl und Zichorie meist aus Zellfusion in die Kulturart eingebracht wurde und dass die so entstandene Linie nicht mehr fortpflanzungsfähig ist, was beides Eingriffe in die Integrität der Pflanze darstellt und damit das Gesundheitsprinzip verletzt. Weiterhin weisen Hybriden gegenüber anderen bei fremdbefruchtenden Kulturarten üblichen Sortentypen, wie Populationssorten oder synthetischen Sorten, eine deutlich herabgesetzte Diversität auf, was dem Ökologieprinzip wiederspricht. Schließlich sind Hybriden nicht ohne weiteres nachbaubar, da die nächste Generation sehr stark aufspaltet.

Eine ausführliche Bewertung verschiedener Züchtungsmethoden aus ökologischer Sicht ist von Messmer (2011) zusammengetragen worden.

1.1.3Züchtungsmethoden, die besonders in der Ökologischen Züchtung eingesetzt werden

Besondere Methoden, die in der Ökologischen Züchtung eingesetzt werden, erklären sich einmal durch (a) den erhöhten Bedarf an Diversität um eine erhöhte Resilienz der Agrarökosysteme zu erreichen, (b) die erhöhte Notwendigkeit, eine spezifische Standortanpassung zu erreichen und (c) eine geringere Verfügbarkeit von Sorten, die an die Anforderungen der ÖL angepasst sind.

Eine erhöhte Diversität lässt sich sowohl durch Artenmischungen als auch durch erhöhte Diversität innerhalb einer Sorte erreichen. Strebt man Artenmischungen an, so sind häufig die Sorten, die standortbedingt in einer Monokultur optimal sind, auch die besten in einer spezifischen Artenmischung. Idealerweise sollte man daher hier eine Ko-Züchtung, also gemeinsame Züchtung der beiden Arten durchführen, um optimale Partner zu erhalten. Das wird allerdings in der Praxis auch in der Ökologischen Züchtung sehr selten durchgeführt.

Eine Möglichkeit der Züchtung von Sorten mit erhöhter Diversität sind Mehrlinien-Sorten, also Sorten, die aus mehreren Linien bestehen. Diese Komponenten sind weitgehend ähnlich im Erscheinungsbild, unterscheiden sich aber in besonderen Eigenschaften, z. B. Resistenzen gegen Krankheiten, so dass eine breitere Resistenz erreicht wird. Radikaler im Ansatz sind Evolutionsramsche, auch als Composite-Cross-Populationen (CCPs) bezeichnet (Dawson und Goldringer 2012). Hier wird ganz auf das einheitliche Bild der Sorte verzichtet. Eine Anzahl Linien wird hier miteinander verkreuzt, und die entstehende diverse Population entwickelt sich dann in den folgenden Generationen (durch Selbstung bei Selbstbefruchtern) und wird in verschiedenen Umwelten selektiert (Abb. 1.3). Die Elternlinien können, müssen aber nicht notwendigerweise in allen Kreuzungskombinationen vorkommen. Eine Variante, bei der statt der anfänglichen Durchkreuzung eine hierarchische Kreuzung durchgeführt wird, bezeichnet man als mit der engl. Bezeichnung „Magic Population“. Die Möglichkeiten des Sortenschutzes und des legalen Inverkehrbringens von Evolutionsramschen unter dem Begriff „Populationen“ sind zurzeit in einer begrenzten Erprobung.

Abb. 1.3 Evolutionsramsche

Eine wichtige Rolle spielen komplexe Sorten im Konzept der partizipativen Pflanzenzüchtung, das zum einen eine Antwort auf die Anforderung an eine lokale Anpassung von Sorten ist, zum anderen auch auf das Problem der geringen Verfügbarkeit geeigneter Sorten (Desclaux et al., 2012). In diesem Konzept findet die Züchtung nicht mehr allein beim Züchter statt, sondern Landwirte sind am Prozess der Züchtung mehr oder weniger stark beteiligt. Im Fall von komplexen Sorten könnten sie bereits in der Elternauswahl beteiligt sein, nach der Kreuzung würde jeder der daran beteiligten Landwirte die so entstandene Population erhalten, sie als Ramsch weiter anbauen und unter den Bedingungen des spezifischen Betriebs selektieren. Ausgangspunkt könnte entweder ein privater Pflanzenzüchter, eine öffentliche oder gemeinnützige Institution oder eine Genossenschaft von Landwirten sein (Abb. 1.4). In Sonderfällen, wie der Kartoffelzüchtung in den Niederlanden, spielen partizipative Ansätze auch eine Rolle in der konventionellen Pflanzenzüchtung. Sie sind in jedem Fall eine gangbare Lösung, wenn das Marktvolumen einer Kulturart nicht groß genug ist, um eine Pflanzenzüchtung überhaupt ökonomisch sinnvoll zu betreiben.

Abb. 1.4 Verschiedene partizi­pative Ansätze in der Pflanzenzüchtung

Da das Artenspektrum im Sinne einer diversifizierten Fruchtfolge in der ÖL größer sein sollte als in der konventionellen Landwirtschaft und z. B. im Gemüsebau für viele fremdbefruchtende Kulturarten neue Sorten fast ausschließlich Hybriden sind, hat auch die Erhaltung alter Sorten, die Erhaltungszucht (nicht zu verwechseln mit der Erhaltungszüchtung, die die Erhaltung einer angemeldeten Sorte mit ihren typischen Eigenschaften im Züchtungsbetrieb ist) einen wichtigen Platz in der Ökologischen Pflanzenzüchtung. In Deutschland kann das sowohl alte Landsorten wie auch ehemals angemeldete Sorten umfassen, die seit mindestens zwei Jahren nicht mehr in der Sortenliste enthalten sind. Nach geltenden Regeln sind die finanziellen Schwellen der Anmeldung einer Erhaltungsorte geringer als die einer neuen Sorte, allerdings gibt es Einschränkungen in der Vermarktung. Auf die Regeln soll hier nicht eingegangen werden, da sie Änderungen unterworfen und nationalspezifisch sind. Häufig aber, insbesondere wenn die Diversität der Sorte dies zulässt, finden neben der reinen Vermehrung auch Selektion auf verschiedene relevante Eigenschaften, z. B. Ertrag, Krankheitsresistenz und Geschmack, statt.

1.1.4Pflanzeneigenschaften, die besonders für die Ökologische Landwirtschaft wichtig sind

Resistenzen gegen Krankheiten und Schädlinge (s. a. Kap. 1.2.4) sind natürlich auch wichtig für die konventionelle Landwirtschaft, haben aber in der ÖL durch den bewussten Verzicht auf Fungizide und Insektizide eine größere Bedeutung. Ziel ist in der ÖL durch Ausnutzung von Ökosystemfunktionen zu vermeiden, dass Krankheiten den Bestand so stark schädigen, dass es zu starken Ertragseinbußen kommt. Beiträge der Pflanzenzüchtung sind hierbei genetische Resistenzen und eine erhöhte Diversität, die die Verbreitung der Krankheitserreger (Pathogene) bzw. Schädlinge im Bestand bzw. großflächig im Betrieb erschwert. Neben der höheren Gewichtung ist auch die Art der Resistenzen unterschiedlich. Blattkrankheiten, die durch obligate Pilzpathogene hervorgerufen werden, wie z. B. echter Mehltau oder Rostkrankheiten, bevorzugen häufig dichte Bestände mit hoher Stickstoffversorgung, was in der ÖL eher selten anzutreffen ist. Dagegen spielen saatgutübertragene Krankheiten durch die Beizung des Saatgetreides im konventionellen Sektor nahezu keine Rolle. Sie sind aber dadurch, dass sie, zumindest bei Nachbau eigenen Getreides, von Anbaujahr zu Anbaujahr höheren Befall aufbauen, von sehr großer Bedeutung im Ökologischen Landbau. Weiterhin werden im Allgemeinen quantitative, polygene und horizontale Resistenzen im Ökologischen Landbau gegenüber qualitativen, monogenen und vertikalen Resistenzen bevorzugt (s. Abb. 1.5 zu Kategorien von Krankheitsresistenzen). Die zweite Gruppe erzeugt weniger evolutionären Druck auf das Pathogen, die Resistenz zu überwinden, weil dieser, wenn auch in geringerem Umfang, überleben und sich vermehren kann. Quantitative Resistenzen regulieren also eher den Bestand der Krankheitserreger, die auch als Bestandteil des Agrarökosystems gesehen werden, als ihn mehr oder weniger vollständig zu eliminieren. Weiterhin sind Resistenzen dieser Gruppe durch die Polygenität, die das Pathogen dazu zwingen würde, mehrere Resistenzgene gleichzeitig zu überwinden und die Horizontalität, also die Wirkung gegen mehrere Pathotypen, schwieriger durch genetische Veränderungen auf Seite des Pathogens zu überwinden. Dadurch sind quantitative, polygene und horizontale Resistenzen nachhaltiger und entsprechen eher dem ökologischen Gedanken als qualitative, monogene und vertikale Resistenzen, sind aber züchterisch schwieriger zu handhaben (Döring et al., 2012).

Abb. 1.5 Kategorien von Krankheitsresistenzen

Weiterhin ist in der ÖL die Konkurrenzfähigkeit gegenüber Beikräutern und Beigräsern (s. a. Kap. 1.2.5) von deutlich größerer Bedeutung als in der konventionellen Landwirtschaft (KL). Das liegt größtenteils auf dem Verzicht der Anwendung von Herbiziden, aber auch daran, dass ökologische Bestände durch den Verzicht auf mineralische Düngung meist weniger dicht sind als konventionelle Bestände. Daher wird in der ÖL meist ein anderer Pflanzentyp bevorzugt als in der KL. Der von der KL bevorzugte Pflanzentyp ist typischerweise an hohe Bestandsdichten mit hoher Nährstoffversorgung angepasst und zielt auf einen hohen Ernteindex, also relativ viel erntbare Biomasse im Vergleich zur (oberirdischen) Gesamtbiomasse. Diese Ziele resultieren in relativ kurzen Pflanzen (Zwerg- oder Halbzwergmutanten), die auch bei hohen Stickstoffgaben nicht ins Lager gehen und weniger Biomasse produzieren. Vertikale Blattstellungen (erektophiler Pflanzentyp) wie auch schmale Blätter werden bevorzugt, da sie die Beschattung von Nachbarpflanzen, aber auch die von Beikräutern und Beigräsern, reduzieren. In der ÖL ist eine hohe Stickstoffverfügbarkeit eher selten und Stroh wird im Zusammenhang mit der Tierhaltung benötigt, weswegen diese Argumente für kurze Sorten entfallen. Dagegen haben höhere Sorten mit mehr Biomasse eine stärkere Konkurrenzfähigkeit gegen Beikräuter und -gräser, weil sie diese mehr beschatten. Aus dem gleichen Grund werden planophile, also eher horizontale Blattstellungen und breitere Blätter bevorzugt. Verluste in der Erntemenge durch verringerten Ernteindex und erhöhte Selbstbeschattung werden zu Gunsten der Konkurrenzfähigkeit in Kauf genommen. Eine weitere wichtige Eigenschaft ist eine frühe und dichte Bestandsentwicklung, die den Bestand früh schließt und dadurch Beikräuter und -gräser durch Beschattung in ihrer Entwicklung frühzeitig benachteiligt (Hoad et al., 2012).

Völlig anders wirken allelopathische Eigenschaften von Kulturpflanzen. Allelopathie beschreibt die Einflussnahme (meist Hemmung) von einer Pflanzenart auf eine andere durch die Ausscheidung spezifischer Chemikalien. In Reis wurden Momolaktone als allelopathisch aktive Substanzen gefunden (Kato-Noguchi et al., 2010), in Gerste sind verschiedene Alkaloide und Phenolsäuren für die allelopathische Aktivität verantwortlich (Kremer et al., 2009). Auch für Roggen, Weizen und Triticale wurde Allelopathie nachgewiesen. Häufig ist die allelopathische Aktivität in alten Sorten höher als in modernen Züchtungen.

In der ÖL sind Pflanzen abhängig von der Mobilisierung von Nährstoffen aus der organischen Substanz und den Mineralien des Bodens, während Pflanzen in der KL mit leicht verfügbaren mineralischen Nährstoffen versorgt werden. Dadurch ist die Nährstoffaneignungs- und –nutzungseffizienz in der ÖL viel wichtiger als in der KL, auch wenn die konventionelle Züchtung mehr und mehr Augenmerk darauf richtet, weil Umweltauflagen und begrenzte Ressourcen zur Verminderung der Gaben an Mineraldünger führen. Der Mangel an Nährstoffen ist am gravierendsten in den Jugendphasen der Pflanzen, wenn die Wurzeln noch schwach entwickelt sind und niedrige Bodentemperaturen die Mineralisierung der Nährstoffe begrenzen (Messmer et al., 2012).

Eine wichtige Komponente für eine gute Nährstoffaneignungseffizienz ist ein möglichst großer und gut erschlossener Wurzelraum. Hier sind positive Eigenschaften eine schnelle Wurzelentwicklung, ein großes durchwurzeltes Erdvolumen und eine hohe Durchwurzelungsdichte durch zahlreiche Seitenwurzeln und Wurzelhärchen (Ausstülpungen von Zellen der äußeren Wurzelepidermis). Ein großes durchwurzeltes Erdvolumen lässt sich durch verschiedene Kombinationen von breiter und tiefer Durchwurzelung erreichen, die art- und sortenspezifisch ist. Durch Kombination von Sorten bzw. Arten mit unterschiedlicher Durchwurzelungsstrategie lässt sich eine Optimierung der Ausnutzung des Wurzelraums erreichen. Ein Problem bei der Züchtung auf Wurzelausprägung ist die zeit- und arbeitsaufwendige Messung. Direkte Methoden sind das Ausgraben und Auswaschen der Wurzeln einzelner Pflanzen oder das Beobachten des Wachstums in transparenten Töpfen oder eingegrabenen durchsichtigen Röhren. Indirekte Messmethoden wie z. B. der Widerstand beim Herausziehen oder die elektrische Kapazität der Wurzel sind problematisch, weil sie sehr stark von Umweltfaktoren abhängen (Messmer et al., 2012).

Da Phosphor besonders bei hohen pH-Werten sehr stark im Boden immobilisiert ist, erhöhen die meisten Pflanzen dessen Verfügbarkeit durch die Ausscheidung von organischen Säuren oder Phosphatasen durch die Wurzeln (Messmer et al., 2012).

Eine andere Methode von Pflanzen, die Durchwurzelungsdichte zu erhöhen und schwer lösliche Nährstoffe, also besonders Phosphor besser verfügbar zu machen, ist die Symbiose mit spezifischen Pilzen im Wurzelraum der Mykorrhiza. Fast alle Kulturarten (Kreuzblütler ausgeschlossen) sind im Stande, diese Symbiose einzugehen, wobei die Pflanze Assimilate (Kohlenhydrate) an den Pilz weitergibt, während der Pilz eine größere Oberfläche und vor allem eine bessere Phosphorverfügbarkeit bietet. Da diese Symbiose auch Assimilate verbraucht, ist sie für die Pflanze bei hoher Phosphorverfügbarkeit eher ertragsmindernd, weswegen in der konventionellen Züchtung eher gegen genotypische Vorteile bei der Mykorrhiza-Besiedelung und Symbiose selektiert wird (Messmer et al., 2012).

Lediglich bei Leguminosen findet sich eine weitere Symbiose, hier mit Knöllchenbakterien (Rhizobien), anaerobe Bakterien, die in Wurzelknöllchen der Pflanze leben und Luftstickstoff zu Ammonium reduzieren. Die Pflanze versorgt die Rhizobien mit Kohlenhydraten. Genotypunterschiede auf der Wirtsseite gibt es bezüglich der Besiedelung (Nodulation) und der Effizienz der Stickstoff-Fixierung (Messmer et al., 2012).

Komponenten der Nährstoffnutzungseffizienz, die auch in der KL eine große Rolle spielt, sind:

 Umwandlung in die Transportform, z. B. durch Bindung an organische Substanzen, oder durch Detoxifizierung, z. B. durch Bindung von pflanzentoxischem Ammonium in Aminosäuren

 Transport in der Wurzel zum Xylem, wobei der wasserundurchlässige Caspary-Streifen durch aktive Prozesse überwunden werden muss

 Transport vom Xylem zur Verwendung bzw. Lagerung

 Lagerungskapazität für den entsprechenden Nährstoff

Verwendete Literatur

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