Referat: Die klassische Pflanzenzucht - Geschichte, Methoden, Erwartungen und Ziele PDF

**Referat: Die klassische Pflanzenzucht -- Geschichte, Methoden, Erwartungen und Ziele** **Einleitung** **Folie 1: Referat 21.10.24** Unsere Gruppe, das sind Steffen Eilts, Hans-Georg Metz, und ich, Frank Koch, bekamen vor 2 Woche den Auftrag «Von klassischer Pflanzenzucht zu genetisch veränderte...

**Referat: Die klassische Pflanzenzucht -- Geschichte, Methoden, Erwartungen und Ziele** **Einleitung** **Folie 1: Referat 21.10.24** Unsere Gruppe, das sind Steffen Eilts, Hans-Georg Metz, und ich, Frank Koch, bekamen vor 2 Woche den Auftrag «Von klassischer Pflanzenzucht zu genetisch veränderten Organismen (GVO) zur Pflanzenzucht durch CrisprCas9». Dabei sollen wir den Fokus auf «Methoden, Erwartungen und Ziele» richten. Herr Knaup sprach dabei auch das Beispiel Golden Rice und Anpassung an Klimawandel» an. **Folie 2: Gliederung Gesamtreferat** Im nächsten Schritt haben wir uns wie folgt organisiert. Ich bin jetzt gerade beid er Einleitung und übernehme den ersten Teil zur Klassischen Pflanzenzucht. Anschliessend kommt Steffen Eilts mit den genetisch veränderten Organismen. Hans-Georg Metz übernimmt den Schluss Pflanzenzucht durch CrisprCas9, sowie eine Zusammenfassung. Jeder von uns hat 15 Minuten. **Folie 3: Klassische Pflanzenzucht** Meinen Referats-Teil, die klassische Pflanzenzucht, habe ich gemäss dieser Folie gegliedert. Die Pflanzenzucht spielt eine entscheidende Rolle in der Geschichte der Menschheit. Seit Menschen für die Nahrungserzeugung Pflanzen anbauen und Tiere züchten, wählen sie Pflanzen und Tiere mit vorteilhaften Eigenschaften für die weitere Züchtung aus. Diese Eigenschaften spiegelten natürlich vorkommende genetische Variationen wider und führten beispielsweise zu höheren Erträgen oder einer Resistenz gegen Krankheiten oder Umweltbelastungen. Sie ist ein Prozess der bewussten Selektion und Kreuzung von Pflanzen, um gewünschte Eigenschaften zu fördern. Während die moderne Gentechnik und biotechnologische Methoden zunehmend an Bedeutung gewinnen, bleibt die klassische Pflanzenzucht eine zentrale Methode zur Erzeugung widerstandsfähiger, ertragreicher und qualitativ hochwertiger Pflanzen. In diesem Referats-Teil werde ich die Entwicklung der klassischen Pflanzenzucht, ihre Methoden sowie ihre Ziele und Erwartungen beleuchten. **Folie 4: 1. Geschichte der Pflanzenzucht** Die Geschichte der Pflanzenzucht ist eng mit der Landwirtschaft verknüpft und reicht bis zu den Anfängen des Ackerbaus vor etwa 10.000 Jahren zurück. Erste sesshafte Kulturen wie die Sumerer, Ägypter und Mesopotamier begannen, Pflanzen zu kultivieren, indem sie Saatgut von Pflanzen sammelten, die für ihren hohen Ertrag, ihre Widerstandsfähigkeit oder andere nützliche Eigenschaften bekannt waren. Diese frühe Form der Selektion basierte auf der Beobachtung und dem pragmatischen Einsatz von Wissen. Ein bedeutender Wendepunkt in der Pflanzenzuchtgeschichte war die Entdeckung der genetischen Vererbungslehre durch Gregor Mendel im 19. Jahrhundert. Seine Kreuzungsexperimente lieferten die Grundlage für das Verständnis der Vererbungsgesetze und legten den Grundstein für die systematische Züchtung von Pflanzen. In der Folge entwickelten sich Züchtungsprogramme, die wissenschaftliche Prinzipien wie die Hybridisierung (Kreuzung von verschiedenen Sorten) und die Inzucht (Züchtung innerhalb enger genetischer Grenzen) verwendeten, um Pflanzen mit bestimmten Merkmalen gezielt zu fördern. Der Fokus lag dabei auf Merkmalen wie Ertragssteigerung, Krankheitsresistenz und besserer Anpassung an klimatische Bedingungen. **Folie 5: 2. Methoden der klassischen Pflanzenzucht** Die klassische Pflanzenzucht verwendet verschiedene Methoden, die auf der natürlichen genetischen Vielfalt und der selektiven Kreuzung beruhen. Hier sind die wichtigsten Methoden: **a) Selektion** Die Selektion ist die älteste und grundlegendste Methode der Pflanzenzucht. Bei der Selektion werden Pflanzen mit den gewünschten Eigenschaften ausgewählt, um als Elterngeneration für die nächste Saatgutproduktion zu dienen. Diese Methode kann über viele Generationen hinweg durchgeführt werden, um die gewünschten Merkmale zu festigen. Sie basiert auf der natürlichen Variation in den Pflanzenpopulationen. ~~Es gibt zwei Arten von Selektion:~~ - ~~**Massenselektion**: Dabei wird Saatgut aus einer großen Anzahl von Pflanzen gesammelt, die ein bestimmtes Merkmal besitzen, um in der nächsten Generation ausgesät zu werden.~~ - ~~**Einzelpflanzenselektion**: Hier werden individuelle Pflanzen mit besonders gewünschten Merkmalen ausgewählt, um ihre Eigenschaften gezielt weiterzuentwickeln.~~ **b) Hybridisierung** Hybridisierung ist die gezielte Kreuzung zweier genetisch unterschiedlicher Pflanzenlinien, um Nachkommen mit einer Kombination der gewünschten Merkmale beider Elternpflanzen zu erzeugen. Die Hybride, die aus dieser Kreuzung entstehen, sind oft kräftiger und ertragreicher als die Elterngeneration, was als „Heterosis-Effekt" bekannt ist. **c) Mutationszüchtung** Die Mutationszüchtung basiert auf der Induktion von genetischen Veränderungen (Mutationen) durch äußere Einflüsse wie Röntgenstrahlen oder chemische Mutagene. Ziel ist es, durch diese zufälligen Mutationen neue, nützliche Eigenschaften in die Pflanzen einzuführen. Diese Methode wird oft verwendet, um die genetische Vielfalt zu erweitern und neue Zuchtlinien zu schaffen. **d) Inzucht und Rückkreuzung** Die Inzuchtzucht fördert die genetische Homogenität, indem Pflanzen innerhalb enger genetischer Grenzen gekreuzt werden. Diese Methode wird verwendet, um spezifische Merkmale zu festigen und stabile Zuchtlinien zu schaffen. Die Rückkreuzung ist eine Methode, bei der eine Hybride mit einem ihrer Elternteile gekreuzt wird, um bestimmte Merkmale der Elternpflanze in den Nachkommen zu festigen. **Folie 6: 3. Erwartungen und Ziele der klassischen Pflanzenzucht** **a) Ertragssteigerung und Ernährungssicherheit** Eines der Hauptziele der Pflanzenzucht ist die Steigerung des Ertrags. Dies war historisch betrachtet ein zentrales Motiv der landwirtschaftlichen Revolutionen, um die Versorgung der wachsenden Bevölkerung sicherzustellen. In Anbetracht der weiteren Zunahme der Weltbevölkerung ist dies auch heute noch ein zentrales Motiv. Durch Züchtung konnten Pflanzen mit höheren Erträgen und verbesserter Qualität entwickelt werden. Gleichzeitig konnte die Ressourceneffizienz der Pflanzen gesteigert werden, so dass sie weniger Wasser und Nähstoffe verbrauchen. **b) Resistenz gegen Krankheiten und Schädlinge** Pflanzen sind ständigen Bedrohungen durch Krankheiten und Schädlinge ausgesetzt. Ein bedeutendes Ziel der Pflanzenzüchter war und ist deshalb die Entwicklung von Pflanzen, die resistent gegen diese Bedrohungen sind. Dies geschieht durch die Einführung von Resistenzgenen oder die Züchtung von Pflanzen, die auf natürliche Weise gegen bestimmte Pathogene unempfindlich sind. **c) Anpassung an Klima und Umweltbedingungen** Mit den Veränderungen im globalen Klima gewinnt die Züchtung von Pflanzen, die sich besser an extreme Wetterbedingungen wie Trockenheit, Hitze oder salzhaltige Böden anpassen können, zunehmend an Bedeutung. Dies ist besonders wichtig für Länder, in denen die Landwirtschaft stark vom Klima abhängig ist, und auch ein Beitrag zur Nachhaltigkeit, z.B. durch geringeren Ressourceneinsatz. **d) Verbesserung der Qualität** Neben Ertrag und Resistenz spielen auch Qualitätsmerkmale eine wichtige Rolle, etwa die Nährstoffzusammensetzung, der Geschmack, die Lagerfähigkeit und die Verarbeitungsqualität von Pflanzen. Die Züchtung von Pflanzen mit verbessertem Nährwert, wie z.B. Reis mit hohem Vitamin-A-Gehalt (sogenannter „Goldener Reis") stellt ein wichtiges Ziel dar und wird im Folgenden als Beispiel vorgestellt: **Folie 7: 4. Methoden der klassischen Pflanzenzucht am Beispiel von Golden Rice** Peter Beyer, das sei hier erwähnt, von der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, sowie Ingo Potrykus von der ETH Zürich (ich komme aus der Schweiz) begannen 1992 mit der Entwicklung von Goldenem Reis, um den Vitamin-A-Mangel in Entwicklungsländern zu bekämpfen. Der Vitamin-A-Mangel betrifft Millionen von Menschen, insbesondere Kinder, und führt zu schwerwiegenden gesundheitlichen Problemen wie Erblindung und einem geschwächten Immunsystem. Während klassische Züchtungsmethoden wie Selektion und Hybridisierung im Vordergrund standen, kamen bei der Entwicklung des Golden Rice auch genetische Verfahren zum Einsatz. Das Ziel war es, Reissorten zu erzeugen, die Beta-Carotin enthalten -- die Vorstufe von Vitamin A, das in traditionellem Reis nicht vorhanden ist. Auch wenn Golden Rice oft mit der Gentechnik in Verbindung gebracht wird, lassen sich seine Entwicklung und Verbreitung im Kontext der klassischen Pflanzenzuchtmethoden betrachten. Dabei werden klassische und moderne Verfahren miteinander verbunden. **a) Selektion** Auch bei der Entwicklung des Goldenen Reis wurden verschiedene Reissorten auf ihre genetische Eignung zur Aufnahme von Beta-Carotin hin untersucht. Hier greift der selektive Gedanke, der schon in der traditionellen Landwirtschaft praktiziert wurde. Die Pflanzen, die sich am besten zur genetischen Modifikation eigneten und die gewünschte Eigenschaft (Beta-Carotin-Gehalt) aufwiesen, wurden für die Weiterzucht ausgewählt. **b) Hybridisierung** Im Fall von Golden Rice wurden Gene aus Mais und einem Bakterium (Erwinia) in die Reispflanzen eingebracht, um die Produktion von Beta-Carotin zu fördern. Obwohl dies technisch gesehen durch Gentechnik erreicht wurde, ist die Idee der Kreuzung von Pflanzen zur Erzeugung wünschenswerter Eigenschaften eine logische Fortsetzung der Hybridisierung. **c) Inzucht und Rückkreuzung** Auch bei Golden Rice wurde Inzucht und Rückkreuzung angewendet, um genetische Veränderungen über mehrere Generationen hinweg stabil und reproduzierbar zu halten. Das Ziel war es, dass die Reispflanzen auch unter den verschiedenen Anbaubedingungen stabil bleiben und konsistent hohe Mengen an Beta-Carotin produzieren. **Folie 8: 5. Philosophische Reflexion: Pflanzenzucht als Ausdruck menschlicher Kontrolle über die Natur** Die Pflanzenzucht ist nicht nur eine wissenschaftlich-technische Praxis, sondern sie hat auch philosophische Implikationen, die das Verhältnis des Menschen zur Natur betreffen. Sie kann als Ausdruck der menschlichen Kontrolle über die Natur verstanden werden, indem natürliche Prozesse wie Vererbung und Mutation gezielt manipuliert werden, um bestimmte Ergebnisse zu erzielen. Dabei stellt sich die Frage, inwieweit der Mensch das Recht hat, in die Natur einzugreifen und sie nach seinen Bedürfnissen zu formen. Auf der einen Seite steht hierbei die Idee des Fortschritts: Durch Züchtung können Pflanzen geschaffen werden, die besser an die Bedürfnisse einer wachsenden Weltbevölkerung angepasst sind. Der Mensch nutzt seine Fähigkeit zur Vernunft, um die Natur in einem kreativen und produktiven Prozess zu gestalten. Auf der anderen Seite führt dies aber zu ethischen Problemstellungen: Ist es legitim, Pflanzen auf ihre Nützlichkeit für den Menschen zu reduzieren? Was sind die langfristigen Folgen eines solchen Eingriffs in die natürliche Vielfalt? Kann der Mensch die Konsequenzen seiner Eingriffe immer vollständig überblicken, oder müssen wir uns auch auf unerwartete negative Auswirkungen vorbereiten? In unserem konkreten Beispiel Golden Rice wäre zu beantworten: Ist es moralisch vertretbar, gentechnisch veränderte Pflanzen zu züchten, wenn dies den Hunger und die Mangelernährung in weiten Teilen der Welt verringern könnte? Dabei muss der Mensch vorsichtig und reflektiert vorgehen, um sicherzustellen, dass solche Eingriffe in die Natur nicht nur kurzfristige Lösungen bieten, sondern nachhaltig und langfristig positive Auswirkungen haben. Befürworter argumentieren, dass solche Eingriffe wie im Fall von Golden Rice notwendig sind, um menschliches Leid zu lindern und eine wachsende Bevölkerung nachhaltig zu ernähren. Kritiker hingegen sehen die natürliche Integrität der Pflanze bedroht und warnen vor unerwarteten Langzeitfolgen, die der Mensch möglicherweise nicht vollständig überblicken kann. In der Pflanzenzucht zeigt sich ein tiefer philosophischer Konflikt: Der Mensch nutzt seine Freiheit und technische Fähigkeit, um die Natur seinen Bedürfnissen anzupassen. Dies kann als Ausdruck menschlicher Kreativität und Vernunft verstanden werden. Gleichzeitig aber zwingt der Mensch der Natur seine Ziele auf, und es bleibt die Frage offen, ob dieser Zwang gerechtfertigt ist oder ob die Natur in ihrer Vielfalt und Eigenständigkeit geschützt werden sollte. Wie weit sollte der Mensch gehen, wenn es darum geht, die Natur nach seinen Vorstellungen zu verändern? Die Pflanzenzucht steht somit an der Schnittstelle zwischen Natur und Kultur und wirft grundlegende Fragen über das Verhältnis von Mensch und Umwelt auf. Ich komme zum Ende meines Teils: Die uns seit Jahrtausenden vertraute klassische Pflanzenzucht wirkt vermutlich [harmlos] im Vergleich zu den [neuen] Methoden, von denen meine Nachredner [nun] berichten werden. Urteilt bitte selbst darüber, ob der Einsatz dieser neuen Technologien die aufgezeigten ethischen Fragen in ihrem Wesen verändern, oder allenfalls gar neue aufwirft. Q&A: Ein kommerzieller Anbau des Golden Rice kann zu einer nicht rückholbaren Ausbreitung des gentechnisch manipulierten Erbgutes in der Umwelt und zu einer Kontamination des Erbguts der regionalen Reissorten führen -- mit nicht absehbaren langfristigen ökologischen und ökonomischen Folgen.