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Gewebekultur und Mikrovermehrung im Reagenzglas

Fortschritte aus Weihenstephan für die Praxis


Die ersten Obstpflanzen, die hber Gewebekultur erfolgreich vermehrt wurden, waren Erdbeeren. Dies gelang in den 60er Jahren in Belgien. Durch die Meristemkultur konnten absolut gesunde Pflanzen erzeugt werden. Diese waren frei von Viren und Mycoplasmen. Die Erfolge mit den krautigen Erdbeeren ließen auf einen Fortschritt bei der halbkrautigen Himbeere hoffen. In Weihenstephan gelang es ab 1978 aus pathogenfreiem Material eine Massenvermehrung aufzubauen.

Pathogeneliminierung und Vermehrung von Himbeeren

Himbeeren weisen einen hohen virösen Verseuchungsgrad auf. In der Literatur werden mehr als 20 verschiedene Viren an Himbeeren beschrieben, deren Übertragung vor allem durch Blattläuse, Zikaden und Nematoden erfolgt. Mit der Hitzetherapie lassen sich nicht alle Viren eliminieren, da hitzestabile Viruskomplexe die Wärmebehandlung Überstehen. Durch die Anwendung der Gewebekultur können krankheitsfreie Pflanzen erzeugt und unter sterilen Bedingungen vermehrt werden. Allerdings muß durch ständige Virustests der Gesundheitszustand der Pflanzen immer wieder kontrolliert und bestätigt werden. Dies sollte in einem möglichst frühen Stadium erfolgen. 

Kulturverlauf und Vermehrungsraten bei Himbeeren 

Vier Wochen nach dem Einsetzen von Sproßspitzen sind kleine Sproßrosetten gewachsen, die 3-5 mm groß sind. Die Rosette entwickelt sich weiter, wobei sich die Sproachse um 1-2 cm streckt. Gleichzeitig treiben dann auch die Blattachselknospen aus, so daß nach einer Kulturzeit von weiteren vier Wochen Sproßknäuel aus mehreren Sprossen entstehen. Die Vermehrungsrate hängt von mehreren Faktoren ab: von der Hormonzugabe, dem Ausgangssproß, den allgemeinen Kulturbedingungen, z.B. Licht, Temperatur, aber auch vom verwendeten Kulturgefäß. Fhr die Vermehrungsphase bei Himbeeren muß das Nährmedium 0,5 ppm Benzyladenin (ein Cytokinin) und 0,1 ppm Indolessigsäure (ein Auxin) enthalten. Die Vermehrungsraten für verschiedene Himbeersorten sind dann allerdings immer noch unterschiedlich. 

Sortenabhängige Vermehrungsrate

Nach einer Kulturdauer von 8 Wochen können bei der Sorte 'Schönemann' von einem einzigen Ausgangsspro bis zu 50 neue Sprosse abgetrennt werden. Ausgehend von 120 Explantaten, kann man innerhalb von 6 Monaten 18800 Himbeersprosse erhalten.

Durchschnittliche Vermehrungsraten aus 2 Subkulturen auf NL 1 (Basalmedium mit 0,5 mg/l BAP und 0,1 mg/l IES) und aus 2 Subkulturen auf NL 2 (Basalmedium mit 0,5 mg/l BAP und 0,5 mg/l IES) der verschiedenen Himbeersorten, Kulturdauer je 4 Wochen. Abhängig vom Nährmedium zeigen unterschiedliche Sproßzahlen eine Reaktion in Form der Adventivsproßbildung.

SorteNL 1 
Ver-mehrungs-rate 
NL 1 
Sprosse mit Reaktion in % 
NL 1 
Ver-mehrungs-rate 
NL 1 
Sprosse mit Reaktion in % 
Camenzind3,685,02,268,4
Geloy4,996,32,060,0
Gigant3,280,42,674,5
Himbo-Star3,082,91,949,0
Malling Promise3,185,22,676,6
Multiraspa3,075,31,949,3
Preußen3,076,92,557,5
Schönemann4,286,82,777,5
Veten4,090,12,771,1
Zeva I6,998,72,662,1
Zeva II2,178,12,369,8

Die Bewurzelung der jungen Sprosse kann sowohl im Glas als auch unter Sprühnebel im Gewächshaus erfolgen. Die letztere Methode hat den Vorteil einer Arbeits- und Zeitersparnis, da die Sprosse wie normale Grünstecklinge gesteckt werden können, während von den im Glas bewurzelten Jungpflanzen erst der Nährboden ausgewaschen und die Pflanzen vorsichtig pikiert werden müssen. Auch die pikierten Jungpflanzen mhssen einige Zeit unter feuchter Atmosphäre, am besten Sprühnebel, gehalten werden. Zur Bewurzelung im Glas wird dem Nährmedium 0,5 ppm Indolessigsäure zugegeben. Die direkt in Töpfe gesteckten Sprosse werden zuvor in 100 ppm Indolbuttersäure getaucht.

Bewurzelung von Himbeerpflanzen in Schaumstoff 

In der Regel verwendet man fhr in vitro-Kulturen Nährlösungen, die durch den Zusatz von Agar geleeartig verfestigt werden. Dabei treten gelegentlich physiologische Probleme auf, die auf einem gewissen Sauerstoffmangel in diesem Nährmedium beruhen. Bei Verwendung eines Schaumstoffes und flüssiger Nährlösung kann die Sauerstoffversorgung der Wurzel deutlich verbessert werden. Der Zusatz von Agar kann durch einen Polyurethanschaum ersetzt werden. Die bisher getesteten Kunststoffe, unter dem Namen Oasis bekannt, machten allerdings Probleme beim Autoklavieren (Sterilisieren mit Wasserdampf und unter Druck), das fhr eine sterile Kultur unerläßlich ist. Kleinporige Kunststoffe brechen in ihrer Struktur zusammen, sie schrumpfen um 10-30% ihres Volumens. Als zweites schwerwiegendes Problem ist die Entstehung des Gases Formaldehyd zu nennen. Das bei der Herstellung verwendete Formaldehyd wird offensichtlich in Luftblasen des Gewebes eingeschlossen, woraus es sich beim Autoklavieren wieder befreien kann. Formaldehyd fhhrt zu Pflanzenschäden, insbesondere in den unteren Blättern. Wenn Formaldehyd nach ausreichendem Lüften entfernt worden ist, wachsen die Pflanzen jedoch eindeutig besser als auf agarhaltigem Medium. Sie zeigen größere Blätter und ein verstärktes Längenwachstum. Auch die Prozentzahl bewurzelter Pflanzen konnte erhöht und die Wurzelstruktur positiv beeinflußt werden. Bis zu dreimal mehr Seitenwurzeln wurden gezählt. Ebenso ist der Anteil an Wurzelhaaren deutlich erhöht. Ein geringer Lignifizierungsgrad des Wurzelzylinders deutet daraufhin, daß der Alterungsprozeß der Wurzel verzögert wird. Ein weiterer Vorteil des Kunststoffmediums offenbart sich beim Umsetzen in Erdsubstrate. Das mühsame Entfernen und Auswaschen des Agars entfällt. Die Pflanze kann mit dem gesamten Polyurethanschaum umgesetzt werden. Die sonst häufige Verletzung der Wurzeln wird vermieden. Diese grundsätzlichen Vorteile können allerdings erst dann in großem Stil eingesetzt werden, wenn das Problem des Formaldehyds gelöst ist. Zukünftigen Technologien bleibt es vorbehalten, geeignete Schaumstoffe zu entwickeln. 

Die Bewährungsprobe im Freiland - Neupflanzung ab 1980 vor allem in Bayern

Entgegen gärtnerischen Gepflogenheiten sollte beim Pflanzen in Erde der Basalbereich mit der dichten Nodiumfolge noch in den Boden gelangen. Auf diese Weise steht für die Neutriebbildung des Folgejahres ein höheres Knospenpotential zur Verfügung. Einen sinnvollen Übergang vom Gewächshaus zum Freiland stellen hinsichtlich Abhärtung und Insektenschutz Saranhäuser dar. Im Jahr nach der Pflanzung wurde bei sechs Sorten eine Verdoppelung der Ertragsleistung gegenhber konventionell vermehrten Pflanzen beobachtet. Himbeeren aus Gewebekulturen stellen eine wertvolle Pflanzgutvariante dar. Abgesehen von der Viruseliminierung ist eine Massenvermehrung möglich, die die Verbreitung wertvoller (gesundeter) Typen und neuer Sorten beschleunigt. Im Gegensatz zur Vermehrung über Wurzelschnittlinge ist die in-vitro-Vermehrung jahreszeitlich nicht begrenzt und im Hinblick auf das Ausgangsmaterial wenig aufwendig. Die getopften Pflanzen wachsen sicher an und können aufgrund ihrer intensiven Jungrutenbildung weiter als bisher hblich gepflanzt werden. Ein schneller Bestandsschluß und hohe Anfangserträge sind weitere Vorteile. Genetische Ausreißer wurden bisher nicht in größerer Häufigkeit als bei konventioneller Vermehrung beobachtet.

Ist die Angst vor einer Veränderung der Sorteneigenschaften berechtigt? 

Bei der invitro-Massenvermehrung können gelegentlich Mutationen auftreten. Kommt eine solche Veränderung der Erbsubstanz gehäuft vor, so verlieren Sorten ihren ursprhnglichen Charakter. In einem Versuch wurden deshalb 4000 Einzelpflanzen auf äußerliche (morphologische) Veränderungen an Ruten und Früchten geprüft. Von diesen 4000 zeigten nur 24 Pflanzen Kleinfrüchtigkeit. Große, aber runde Früchte konnten in dieser Anlage zweimal beobachtet werden und nur eine einzige Rute fiel durch besonders starke Verzweigung auf. Das entspricht einer Abweicherqote von nur 0,68% bei der in vitro-Massenvermehrung. 

Die in vitro-Vermehrung von Obstbäumen

Mehr Probleme als die halbstrauchigen Himbeeren bereiten die echt verholzenden baumartigen Gewächse. Die angeborene Tendenz zur Verholzung beschleunigt häufig bestimmte Stoffwechselabläufe in Richtung einer verfrühten Alterung. Aber auch fhr die Vermehrung von Sauerkirschen und Zwetschgen konnten praxisreife Verfahren entwickelt werden. Die Bewurzelung von Süßkirschensorten gelang jedoch bis heute nur in geringem Umfang.