Pflanzenvermehrung – Arten und Merkmale von sexuellem und ungeschlechtlichem Vermehrungsmaterial

Was ist Pflanzenvermehrung?

Unter Pflanzenvermehrung versteht man den Prozess der Vermehrung oder Regeneration einer Pflanze (Mutterpflanze).

Ein Landwirt kann die Pflanzenvermehrung nutzen, um ein erwünschtes, marktfähiges Produkt (wie Samen, Früchte oder Knollen einer Kulturpflanze) zu erhalten, die Anzahl der Pflanzen zu erhöhen oder alte, unproduktive Pflanzen zu regenerieren, Pflanzmaterial für die nächste Vegetationsperiode zu gewinnen, zwei Sorten oder Arten miteinander zu kombinieren (z. B. bei Bäumen) oder/und bessere Sorten zu erhalten.

Je nach Pflanzenart kann dieser Prozess auf eine von zwei Arten erfolgen (bei einigen Arten können beide Wege genutzt werden):

1. Geschlechtliche und
2. ungeschlechtliche Vermehrung

Geschlechtliche Vermehrung einer Pflanze – Art

Eine Pflanze wird geschlechtlich vermehrt, wenn sie Samen produziert. Dieser Prozess umfasst die Fortpflanzungsorgane der Pflanze (Blüten), den erfolgreichen Transport (Bestäubung) der männlichen Keimzellen (Pollenkörner aus den Staubbeuteln der Blüte) zum weiblichen Blütenteil (Narbe) und die Befruchtung der weiblichen Eizelle. Wenn alle Faktoren ideal sind, wird eine Frucht/ein Samen gebildet. Aus diesem Samen kann eine weitere Pflanze hervorgehen, die eine Kombination von Merkmalen und Genen der Elternpflanzen trägt.

Die Mehrzahl der heute angebauten Kulturpflanzenarten, die für die Ernährungssicherheit der Weltbevölkerung verantwortlich sind, werden geschlechtlich vermehrt. Die geschlechtliche Vermehrung hat große Vorteile, denn:

• Sie ist billiger
• Sie erfordert weniger technisches Wissen und Ausrüstung
• Jede Pflanze kann Dutzende oder sogar Millionen von Samen produzieren
• Sie ist die einzige Möglichkeit, neue Sorten und Hybriden zu erzeugen, die bessere Eigenschaften aufweisen als ihre Eltern.
• Es ist ein Weg, um die Übertragung wichtiger Pflanzenkrankheiten von einer Generation auf die nächste zu vermeiden.
• Das Saatgut kann über längere Zeiträume gelagert werden und stellt nicht so hohe Anforderungen an die Lagerbedingungen wie das Vermehrungsmaterial der anderen Kategorie (ungeschlechtliche Vermehrung).
• Die Logistik ist aufgrund der geringeren Größe und des geringeren Gewichts der Samen einfacher und billiger.

Was ist ungeschlechtliche oder vegetative Vermehrung – Welche Arten der ungeschlechtlichen Vermehrung gibt es?

Bei der ungeschlechtlichen oder vegetativen Vermehrung handelt es sich hauptsächlich um das Klonen einer Pflanze unter Verwendung der vegetativen Teile (Triebe, Stämme, Wurzeln, Blätter) einer Mutterpflanze. Durch die Regeneration des verwendeten Pflanzenteils entsteht eine neue Pflanze, die mit der Mutterpflanze (Spenderpflanze) identisch ist.

Im Pflanzenreich gibt es viele verschiedene Methoden der ungeschlechtlichen Vermehrung, von denen jedoch hauptsächlich 5 in der Landwirtschaft verwendet werden:

• Stecklinge
• Teilung
• Knospung
• Pfropfen
• Schichtung.

Beachten Sie, dass für jede Pflanzenart zwar mehr als eine vegetative Vermehrungsmethode in Frage kommt, die Regenerationsfähigkeit jedoch unterschiedlich sein kann.

Die ungeschlechtliche Vermehrung hat viele Vorteile. Einige von ihnen sind die folgenden:

• Sie ist die beste (und manchmal die einzige) Möglichkeit, eine Pflanzenart zu erhalten und zu pflegen (Erhaltung der exakten genetischen Kombination von Genen – Sortenreinheit).
• Sie kann bei einigen Arten einfacher und schneller sein als die geschlechtliche Vermehrung.
• Das Fehlen der Jungpflanzenstadien führt zu kräftigeren Pflanzen mit beschleunigtem Wachstum (vor allem während der Anfangsphase), die in kürzerer Zeit reifen.

Die Rolle des Vermehrungsmaterials bei der Verhinderung des Aussterbens von Pflanzen/Arten

Genetische Reinheit und hohe Einheitlichkeit innerhalb einer Kultur sind zwar eine der Hauptforderungen der Landwirte und der Verbraucher, aber sie sind mit hohen Kosten verbunden. Diese genetische Monokultur (von Hybriden aus geschlechtlicher Vermehrung oder vegetativ vermehrten Pflanzen) ist der Grund für den Verlust der biologischen Vielfalt innerhalb der Kulturpflanzenarten, da heute weltweit nur noch wenige Sorten angebaut werden. Dies führt zum Verlust vieler wichtiger Eigenschaften und Gene. Gleichzeitig erhöht diese Monokultur auf riesigen Flächen das Risiko massiver Ernte- und Ertragsverluste im Falle eines Ausbruchs von Krankheiten oder Schädlingen. Einige historische Beispiele für solche massiven Zerstörungen in der Landwirtschaft aufgrund von Monokulturen sind der Ausbruch der Kaffeerostkrankheit in Sri Lanka vor 150 Jahren, die Kraut- und Knollenfäule der Kartoffel in Irland während der Jahre 1845-1849, die Epidemie der Maisblattfäule im Süden der USA von 1970-1971 und die Fusarium-Welke der tropischen Rasse 4, die heute die gesamte Bananenproduktion in Asien gefährdet. Schließlich stellen die Auswirkungen des Klimawandels (hohe Temperaturen, Trockenheit, Frost usw.) eine weitere große Gefahr für viele Pflanzenarten dar, die vom Aussterben bedroht sind.

Um die weltweite genetische Vielfalt der Pflanzen zu schützen und zu erhalten, müssen Wissenschaftler und Landwirte aktiv werden. Je nach Pflanzenart und Ausmaß des Aussterberisikos entscheiden die Wissenschaftler, welche Art von Vermehrungsmaterial gesammelt werden muss und wie es zu erhalten ist.

Erhaltung auf der Ebene des landwirtschaftlichen Betriebs oder im natürlichen Lebensraum (in situ): Diese Strategie ist für die Rettung gefährdeter Arten unzureichend.

Erhaltung von Pflanzenarten außerhalb ihrer natürlichen Umgebung (ex situs):

• In Botanischen Gärten. Hier werden die Arten als Restpflanzen erhalten.
• In Saatgutkonserven und Genbanken: Weltweit gibt es etwa 1750 Genbanken, in denen Millionen von Pflanzenarten zum Schutz der Artenvielfalt aufbewahrt werden. In solchen Lagern wird das Pflanzenvermehrungsmaterial über lange Zeiträume hinweg unter ganz bestimmten Licht-, Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen aufbewahrt. In Saatgutbanken und Saatgutkonserven werden die getrockneten Samen in der Regel bei Temperaturen zwischen 1,6 und 10 °C gelagert. In Fällen, in denen eine Art nur mit vegetativen Teilen vermehrt werden kann (ungeschlechtliche Vermehrung), wird der Konservierungsprozess wesentlich schwieriger (In-vitro-Banken). Der Hauptgrund dafür ist, dass Pflanzenteile wie z. B. Sprossen und Knollen viel empfindlicher sind und selbst unter optimalen Lagerbedingungen nur eine begrenzte Zeit überleben können. Um dieses Hindernis zu überwinden, müssen Wissenschaftler Stecklinge von Pflanzen, Triebspitzen/Meristermen und Pollen einfrieren (Kryokonservierung bei -196°C) oder/und diese Pflanzen ständig in vitro (mit Gewebekultur) oder in Feld-Genbanken regenerieren. In all diesen Einrichtungen ist es wichtig, alle erforderlichen Pflanzenschutzmaßnahmen anzuwenden und die Vielfalt, Reinheit und Lebensfähigkeit des gelagerten Vermehrungsmaterials zu erhalten. Die nachstehende Abbildung zeigt den Reichtum der in den verschiedenen Genbanken weltweit gelagerten Pflanzenarten und deren Standorte

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Verweise

• https://extension.umaine.edu/gardening/manual/propagation/plant-propagation/
• https://extension.missouri.edu/publications/mg3
• https://www.birmingham.ac.uk/research/quest/preserving-and-creating-culture/a-global-history-of-monoculture.aspx
• https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/60663500/Publications/Bruns/2017/Bruns_2017_Corn%20Leaf%20Blight.pdf
• https://apsjournals.apsnet.org/doi/10.1094/PHYTO-07-20-0311-RVW
• https://www.mdpi.com/2079-9276/2/2/73
• https://www.fao.org/3/i3704e/i3704e.pdf
• https://mastergardener.extension.wisc.edu/files/2019/02/PlantPropagationMG.pdf

Dulloo, M. E., Hunter, D., & Borelli, T. (2010). Ex situ and in situ conservation of agricultural biodiversity: major advances and research needs. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 38(2), 123-135.