Europäischer Mais hat Entwicklungspotenzial

Mais muss kältetoleranter werden

Gelber Badischer Landmais, Strenzfelder, Lacaune oder Lizagarotte. Das sind nur wenige der rund 5.000 europäische Mais-Landrassen, die seit dem 16. Jahrhundert ohne weitere züchterische Bearbeitung angebaut wurden. Zum Teil bis in die 1960er Jahre hinein. Oft sind diese Sorten besonders gut an die regionalen Bedingungen angepasst, weiß Prof. Dr. Albrecht Melchinger von der Universität Hohenheim. „Die genetischen Ressourcen, die dort schlummern, sind jedoch verborgenes Gold, dass man allerdings noch schürfen und läutern muss. Erst dann können wir das heutige Mais-Material mit den positiven Eigenschaften bereichern.“

Kältetoleranz gefragt

Früher standen bei der Maiszüchtung primär Ertrag und Qualität im Fokus. „Diesen Luxus können wir uns heute nicht mehr leisten“, so der Mais-Spezialist, „denn der Klimawandel bringt den Mais in die Bredouille.“ Häufigere Spätfröste setzen den Jungpflanzen zu, und frühe Hitzeperioden bereiten dem Pflanzenwachstum und der Pollenentwicklung Probleme.

„Würde der Mais besser mit tiefen Temperaturen klarkommen, könnte man früher aussäen und hätte durch den Wachstumsvorsprung bei der ersten Dürreperiode schon kräftigere Pflanzen“, erklärt Prof. Dr. Melchinger. Die Kältetoleranz sei daher heute ein wesentliches Merkmal in der Maiszüchtung. „Sinnvoll wären auch Sorten, die eine höhere Toleranz gegenüber Wasserstress aufweisen oder mit weniger Dünger auskommen – ohne dass man dabei die klassischen Züchtungsziele ganz aus den Augen verlieren sollte.

Ausgangsmaterial zu unterschiedlich

Da kommen die robusten Landrassen ins Spiel. Will man sie nutzen, gibt es jedoch ein Problem: Sie sind außerordentlich heterogen. Keine Pflanze gleicht genetisch einer anderen. Doch um leistungsstarke Hybriden zu züchten, benötigt man reinerbige Mais-Linien.

Mit einem Blick auf die Genetik erklärt Prof. Dr. Melchinger den Hintergrund: „Mais besitzt normalerweise zwei Chromosomensätze. Das heißt, die Träger der Erbanlagen, die Chromosomen, sind jeweils doppelt vorhanden – von jedem Elternteil eines. Bei den Landrassen sind die Eltern genetisch unterschiedlich, die Chromosomen unterscheiden sich – das Ergebnis sind gemischterbige, sogenannte heterozygote Pflanzen. Ihre Nachkommen haben daher sehr unterschiedliche Eigenschaften.“

Mais mit einem Chromosomensatz

Um aus den Landrassen reinerbiges Material für die Züchtung herzustellen, verwendet die Melchingers Arbeitsgruppe die Methode der so genannten in vivo Haploideninduktion. Dazu säen die Forscher den Mais zunächst aus und bestäuben ihn mit speziellen Induktorgenotypen. Es entstehen rund drei Prozent Samenkörner mit nur einem Chromosomensatz – und das nutzen die Forscher.

Verdoppeln des Chromosomensatzes

Anhand der Farbausprägung des Embryos identifizieren sie diese Samen, lassen sie ankeimen und behandeln sie mit Colchizin. „Das bewirkt eine Verdopplung des vorhandenen Chromosomensatzes. Die daraus entstehenden Pflanzen haben dann zwei identische Chromosomensätze. Wir nennen das doppelhaploid.“ Den Wissenschaftlern gelingt es auf diese Weise, aus den Landrassen reinerbige Linien zu gewinnen.

Suche nach dem neuen Merkmal

Nachdem das Gold geschürft wurde, muss es geläutert werden. Für Dr. Melchinger heißt das, die gefundenen Linien müssen auf ihre Eigenschaften hin, hier ist es die Kältetoleranz, geprüft werden. Das ist aufwendig. Die Wissenschaftler haben in Kooperation mit der KWS SAAT AG und der Technischen Universität München (TUM) unter der Projektleitung von Prof. Dr. Chris Carolin Schön mehrjährige Feldversuche durchgeführt und prüften die Genotypen auf Ertrag und Qualität. „Aus 350 doppelhaploiden Linien aus sechs Landrassen haben wir 125 Linien ausgewählt und Testkreuzungen durchgeführt“, beschreibt Melchinger die kürzlich abgeschlossene Forschung.

Pflanzenmerkmale werden meist von mehreren Genen bestimmt. Die pflanzenforscher haben also nach genetischen Mustern Ausschau gehalten, die hinter der Kältetoleranz stecken. In so genanntenTrainingspopulationen wurden mehr als 1.000 doppelhaploide Maislinien auf Kältetoleranz getestet. Bei den wichtigsten ackerbaulichen Merkmalen wie Ertrag, liegen die Landrassen zwischen 25 und 30 Prozent unter dem Elite-Mais. Einige aber kommen dem modernen Hybridmais ziemlich nahe. Plus Kältetoleranz.

Damit stehen den Züchtern neue angepasste Landsorten zur Verfügung.

Roland Krieg; Foto: Uni Hohenheim / Thomas Schmid