Kernlose Früchte & Gemüse: Von der Genetik in den Supermarkt

Hintergrund

Die essbaren Teile, die wir Früchte nennen, sind die ausgereiften Fruchtknoten von Pflanzen. In der Natur werden Samen verteilt, wenn Früchte zu Boden fallen oder von Tieren gefressen und ausgeschieden werden – die Frucht als Transportsystem. Für Verbraucher können Samen jedoch lästig sein – man denke an bittere Traubenkerne oder harte Pfirsichsteine. Um den Genuss zu steigern, haben Gartenbauer kernlose Sorten gezüchtet. Kernlose Trauben machen mittlerweile über die Hälfte des US-Marktes aus, die Navel-Orange ist ein Grundpfeiler der Zitrusindustrie, und kernlose Wassermelone gewann seit ihrem 1990er-Debüt an Beliebtheit. Die Entwicklung einer neuen kernlosen Sorte erfordert sorgfältige Kreuzung und kann Jahrzehnte dauern, bis eine Sorte marktreif ist.

Geschichte

Pflanzenzucht für Merkmale wie kleine Samen oder größere Früchte reicht bis zur frühesten Landwirtschaft zurück. Die wissenschaftliche Basis entstand Mitte des 19. Jahrhunderts, als Gregor Mendel seine Vererbungsgesetze veröffentlichte und erkannte, dass Merkmale in diskreten Einheiten – heute Gene genannt – weitergegeben werden. Zwar ruhte Mendels Werk Jahrzehnte, wurde aber Anfang des 20. Jahrhunderts wiederentdeckt, was zum Verständnis führte, dass Gene, zusammengesetzt aus Allelen (dominanten und rezessiven Formen), Pflanzenmerkmale steuern. In der Zucht geht es darum, erwünschte Allelen beider Eltern zu kombinieren; ist ein Merkmal rezessiv, müssen beide Eltern es tragen, damit der Nachkomme es ausdrückt.

Kernlose Sorten entstehen oft durch natürliche Mutationen. Die Navel-Orange stammt von einer einzelnen Mutation in einem brasilianischen Obstgarten im 19. Jahrhundert. Alle modernen Navel-Orangen führen auf diesen Baum zurück. Europäische kernlose Trauben, erstmals im 19. Jahrhundert kultiviert, stammen von einer Sorte – bekannt als Thompson –, die eine genetische Anomalie trägt, die Samenabortion verursacht. Obwohl Bestäubung stattfindet, stoppt die Embryonalentwicklung nach wenigen Wochen, winzige, nicht-nahrhafte Körner bleiben in der Frucht. Züchter wenden Gibberellin an, ein natürliches Wachstumshormon, um saftige Früchte trotz abgebrochener Samen zu fördern.

Kernlose Wassermelone kam in den 1990ern auf den US-Markt. Diese Sorten sind steril, da sie drei Chromosomensätze besitzen (triploid), während normale Wassermelonen diploid sind. Triploidie wird erreicht, indem eine diploide Pflanze mit einem tetraploiden (vier-Chromosomen-) Elter bestäubt wird. Der resultierende Hybrid erbt ein Chromosom vom Diploiden und zwei vom Tetraploiden, was praktisch kernlose Früchte ergibt, die geerntet und verkauft werden können.

Forschung & Entwicklung

Die Entwicklung einer neuen kernlosen Sorte ist arbeitsintensiv. Forscher in landwirtschaftlichen Laboren oder staatlichen Stationen screenen tausende Sämlinge auf erwünschte Merkmale. Eine kernlose Frucht muss auch in Geschmack, Krankheitsresistenz und Aussehen mit oder über kernhaltige Pendants liegen. Beispiel: Die preisgekrönte rote Flameless-Traube (Flame Seedless) war das Produkt von Zucht unter mehr als 100.000 Sämlingen und fünf Elternkultivaren.

Traditionelle Zucht ergab kernlose Früchte bei etwa 15 % Erfolgsrate: eine kernhaltige weibliche mit kernlosem männlichen Elternteil ergab kernlose Nachkommen etwa einmal in sechs Kreuzungen. Moderne Gewebekultur-Techniken haben den Prozess beschleunigt. Bei Trauben werden abgebrochene Samen einer kernlosen Linie in Petrischalen kultiviert, dann mit anderen kernlosen Stämmen gekreuzt, was Nachkommen mit 50–100 % Kernlosigkeit ergibt. Ähnliche Gewebekultur-Methoden werden bei Wassermelonen und sogar Tomaten angewendet, was die Zeit von der Idee zum Markt drastisch verkürzt.

Anbau

Skalierung

• Nach Finalisierung einer neuen Sorte lizenzieren kommerzielle Saatgutzüchter das Material und beginnen mit der Massenproduktion von Saatgut oder Setzlingen. Für kernlose Wassermelonen starten Züchter mit tetraploiden (vier-Chromosom-) Pflanzen, pflanzen sie in isolierten Feldern mindestens 4,8 km von anderen Wassermelonen entfernt, um Fremdbestäubung zu verhindern. Diese Felder, typischerweise 0,4–2 ha, werden oft von Kulturen wie Mais umgeben. Bienen bestäuben die tetraploiden Pflanzen und erzeugen Saatgut, das dann neben diploiden Sorten ausgesät wird. Handbestäubung stellt sicher, dass diploider Pollen tetraploide Blüten befruchtet, was triploide Früchte mit dem Kernlosigkeitsmerkmal ergibt. Diese Samen werden an Landwirte verkauft.

Keimung

• Triploide Samen sind empfindlich und profitieren von kontrollierter Keimung. Sie werden meist in Gewächshäusern vorgezogen, Temperaturen um 29 °C. Nach dem Keimen der meisten Samen wird die Temperatur auf 21–27 °C gesenkt. Die dicken Samenschalen können leicht angeritzt werden, um die Keimung zu erleichtern, und ein leichtes Substrat mit minimaler Wassergabe wird verwendet.

Im Feld

• Drei bis vier Wochen nach Keimung werden Setzlinge ins Feld verpflanzt. Eine Reihe diploider Wassermelonen wird für je zwei bis drei triploide Reihen gepflanzt, um gleichzeitige Reife zu gewährleisten. Diploide Sorten werden so gewählt, dass sie früher oder gleichzeitig mit Triploiden fertig werden, und oft durch unterschiedliche Schalenfarbe unterscheidbar, um Ernteverwechslungen zu vermeiden. Bienen bestäuben beide Blütengruppen und erzeugen kernlose triploide Früchte, die geerntet und verkauft werden. Für die nächste Saison muss neues Saatgut ausgesät werden, um kernlose Wassermelonen weiter zu produzieren.

Die Zukunft

Fortschritte in Gewebekultur und Genediting verkürzen den Entwicklungszyklus kernloser Sorten. Gartenbauer können nun Nischenmärkte anvisieren – etwa eine kernlose schwarze Traube, die im August reift, wenn das Angebot knapp ist. Gentransfer-Techniken ermöglichen das Einfügen von Genen, die Wachstumshormonproduktion auslösen, Fruchtentwicklung ohne Bestäubung fördern und Samenbildung eliminieren. Diese biotechnologischen Durchbrüche wurden Ende der 1990er erfolgreich bei Tomaten und Wassermelonen angewendet und stellen eine rasant wachsende Grenze der Pflanzenwissenschaft dar. Erwarten Sie ein breiteres Angebot kernloser Früchte und Gemüse im Regal, mit schnellerer Markteinführung und maßgeschneiderten Eigenschaften.