Züchtungsmethoden - ein Gruppenpuzzle

Das folgende Gruppenpuzzle enthält Arbeitsanweisungen für 4 Expertengruppen zu den Themen: Auslese-, Kombinations-, Heterosis- und Mutationszüchtung. Darüber hinaus gibt es eine Übersicht bzgl. der zu vermittelnden Inhalte und Arbeitsaufträge für die Stammgruppenarbeit, Zusatzaufgaben und einen Erwartungshorizont.

Folgende Begriffe und Grundlagen müssen vorausgesetzt werden, damit die Bearbeitung problemlos erfolgen kann: Mendelsche Regeln, monohybrid / dihybrid, reine Linien, homozygot / heterozygot, haploid / diploid, Genotyp / Phänotyp, künstliche Bestäubung, Hybride, dominant / rezessiv, Allel / Gen, Variation / Modifikation / Mutation (Auslöser, Typen), letal.

Der Erwartungshorizont kann den Experten dann zur Verfügung gestellt werden, wenn sie gezeigt haben, dass sie sich um die Lösung der Aufgaben bemüht haben. Sie erhalten ihn aber nur zur Einsicht bzw. zur Kontrolle ihrer Ergebnisse und geben ihn danach zurück. Dadurch soll verhindert werden, dass die Schüler in der Stammgruppe die Ergebnisse einfach abschreiben, statt sich von ihren Experten belehren zu lassen.

Die "Aufträge für die Experten" enthalten alle Schüler zusammen mit ihren speziellen Expertenarbeitsblättern. Die Übersicht dort verdeutlicht den Experten die Informationen, die sie ihren Stammgruppenmitgliedern vermitteln sollen und jenen, welche Fachkenntnisse anschließend von ihnen erwartet werden.

Bei den "Aufgaben für die Stammgruppen nach den Expertenvorträgen" handelt es sich um eine Art Lernzielkontrolle. Hier sollen alle Schüler einer Stammgruppe zusammen arbeiten und überprüfen, in wie weit sie jetzt alle zu Experten geworden sind. Die Lernzielkontrolle hierfür ist ausschließlich für die Hand der Lehrkraft gedacht. Sie soll die Lernzielkontrolle zusammen mit den Schülern im Plenum besprechen, um dadurch zum einen einen Überblick über den Wissenstand der Schüler zu erhalten, zum anderen aber auch eine Gelegenheit bekommen, den Lernstoff zu vertiefen und mit anderen Lerninhalten zu verknüpfen.

Die "Zusatzaufgabe" soll von den Schülern bearbeitet werden, die ihr Pensum früher als andere erledigt haben. Sie dient als Überleitung zum Thema "Gentechnische Methoden in der Züchtung".

Bei den Vorträgen der Experten wäre es für die restlichen Mitglieder der Stammgruppe sinnvoll, sich das Wichtigste aufzuschreiben. Alle Schüler erhalten für ihre Unterlagen die Abbildung der Kohlpflanzen.

• Bearbeitungszeit für die Expertengruppen ca. 1 Stunde.
• Bearbeitungszeit für die Vermittlung in den Stammgruppen ca. 2 Stunden.
• Bearbeitungszeit für die Arbeitsaufträge in der Stammgruppe ca. 1 Stunden.
• Plenumsarbeit zur Besprechung, Vertiefung und Vernetzung ca. 2 Stunden.

Bei den Zeitangaben handelt es sich um Unterrichtsstunden. Häusliche Arbeitszeiten sind u.U. zusätzlich nötig, um angefangene Arbeitsphasen abzuschließen.

Materialien:

• Lehrbücher der Oberstufe,
• Lehrbücher der Unterstufe(für Informationen über Getreide, Bohnensamen und Haustiere),
• Pflanzenkataloge Empfehlung für Beispiele für Kombinationszüchtung: Obstbäume Hans Fenzl, Fax 09971 9187; Gustav Schlüter, Fax 04123 7088; Baldur Garten, Fax 06251 103599. Da es für die Schüler unnötig viel Zeit kostet, aus den Katalogen die richtigen Beispiele herauszufinden – nur in den seltensten Fällen sind überhaupt die Kreuzungspartner angegeben – wäre es sinnvoll, den Schülern einige passende Beispiele als Fotokopie vorzulegen.)
• Gute Abbildungen verschiedener Kohlsorten (z.B. Klett, Natura 5/6; Klett, Arbeitsblätter Biologie: Blütenpflanzen; Food, School & Life 1/2000),
• Arbeitsaufträge für die Experten,
• Lösungen für die Experten,
• Übersicht für die Experten und Arbeitsaufträge für die Stammgruppenarbeit,
• Textkopien von Profil 2/2000 Seite 10, 11.

1. Auslesezüchtung

Die Ernährung der Menschheit hängt von einer Handvoll Pflanzenarten ab. Nachdem der Mensch zunächst Wildpflanzen angebaut und Wildtier-junge aufgezogen hatte, begann er schon früh mit der Auslesezüchtung, um besonders ertragreiche Nutz-pflanzen und kräftige Tiere zu gewinnen. Dabei nutzte er unbewusst die genetische Variabilität der Lebewesen. Er wählte diejenigen Lebewesen zur Weiterzucht aus, die besonders erwünschte, günstige Merkmale zeigten. Damit betrieb er künstliche Zuchtwahl. Dabei war es eine besondere Leistung des menschlichen Geistes, zu erkennen, dass die schönsten und größten Samen und Früchte nicht verzehrt werden dürfen, sondern für die Aussaat aufbewahrt werden müssen.

Zu unseren wichtigsten Nutzpflanzen zählt das Getreide.

1. Nennen Sie sechs wichtige Getreidearten.
2. Welche Zuchtziele werden bei Getreide allgemein angestrebt?

Tierhaltung machte es unseren seßhaft gewordenen Vorfahren möglich ihren Fleischvorrat zu decken. Dazu war es notwendig Tiere mit geeigneten Eigenschaften aus Wildtieren zu züchten.

3. Wählen Sie aus obenstehender Tabelle drei Tierarten aus, und geben Sie an, welche Zuchtziele vom Menschen angestrebt wurden.

Um auslesen zu können, braucht man eine Mischung von Lebewesen mit verschiedenen Formen und Eigenschaften. Hat man Pflanzen mit gewünschten Eigenschaften gefunden, so sind reinerbige Linien besonders begehrt, weil sie über Generationen hinweg konstante Ergebnisse bringen. Reinerbige Linien entstehen in der Natur manchmal ohne menschliches Zutun: Bei selbstbefruchtenden Pflanzen (z.B. Erbse, Bohne, Gerste, Weizen) werden die Samenanlagen durch den eigenen Pollen befruchtet.

4. Warum benötigt man zur Weiterzucht reine Linien ?
5. Erklären Sie die Begriffe: Modifikation,Variation, Sorte.
6. Warum ist bei einer reinen Linie Auslese überflüssig ?
7. Warum tendieren heterozygote, selbstbefruchtende Pflanzen in der Folgegeneration zur Homozygotie? Entwerfen Sie einen Erbgang bis zur dritten Generation und stellen Sie die Ergebnisse für homo- und heterozygote Individuen prozentual in einer Tabelle zusammen! Gehen Sie dabei von monohybriden heterozygoten Pflanzen aus.

Auslesezüchtung war über Jahrtausende die einzig bekannte Züchtungsmethode. Gut untersucht ist die Entstehung der Kohlsorten, von denen wir heute eine große Anzahl als Nutzpflanzen kennen:

8. Benennen Sie die abgebildeten Kohlsorten A - E und geben Sie für jede Sorte Veränderungen im Vergleich zum Wildkohl an.

Heute legt man großen Wert auf Sorten, die auf verschiedenen Böden und unterschiedlichen Klimaten gute Erträge bringen.

9. Wie könnte man vorgehen, um durch Auslesezüchtung Sorten zu gewinnen, die bei verschiedenen Umweltbedingungen konstante Erträge bringen ?

2. Kombinationszüchtung

Die Kombinationszüchtung nutzt die Erkenntnisse Gregor Mendels. So kann man durch Kreuzung zweier reinerbiger Pflanzen, von denen jede ein anderes vorteilhaftes Merkmal hat, Nachkommen züchten, bei denen diese Merkmale gemeinsam auftreten.

Dies soll am Beispiel der Süßlupine, einer Futterpflanze, aufgezeigt werden. Die bitterstofffreie Süßlupine besaß Hülsen, die beim Ernten platzen. Die darin enthaltenen eiweißreichen Samen, die besonders wichtig als Tiernahrung sind, fielen aus und blieben auf dem Ackerboden zurück. Dies führte zu erheblichen Ernteverlusten. Daher kreuzte man die Süßlupine mit einer Bitterstoffe führenden Rasse, die aber platzfeste Hülsen besaß. Die erste Tochtergeneration bestand ausschließlich aus Pflanzen mit dem Bitterstoff und platzenden Hülsen. In der F2-Generation konnte man mit der Auslese bitterstofffreier Pflanzen mit platzfesten Hülsen für die Weiterzucht beginnen.

1. Geben Sie den Erbgang der Süßlupine von der P-Generation bis zur F2- Generation an.
2. Wie hoch ist der Prozentsatz der gewünschten Pflanzen in der F2- Generation?
3. Welche Arbeitsschritte muss ein Züchter bei der Kreuzung der P-Generation aus führen? Geben Sie eine exakte Arbeitsanleitung.
4. Wie muss weiter verfahren werden, um eine konstante Linie von Pflanzen mit den erwünschten Eigenschaften zu erhalten?

Durch Kreuzungen können auch erwünschte Eigenschaften verstärkt oder unerwünschte Merkmale unterdrückt werden.

Stellen Sie sich vor, Sie könnten Zuckerrüben, Tomaten, Erdbeeren und Pfirsiche nach Ihren Vorstellungen züchten.

5. Welche Eigenschaften würden Sie durch Kombinationszüchtung verstärken, welche abschwächen wollen
6. Wo unterscheiden sich nach ihrer Vorstellung die Wünsche des Landwirts von denen des Verbrauchers?

Viele unserer bekannter Äpfel sind durch Kreuzung verschie- dener Sorten entstanden. So wurde die Sorte Jonagold Anfang der fünfziger Jahre in den USA aus den beiden Sorten Golden Delicious und Jonathan gezüchtet. Jonagold hat ein ausgewogenes Zucker- Säure- Verhältnis und wird deshalb als ansprechender schmeckend beschrieben als die eine Ausgangssorte Golden Delicious.

7. Suchen Sie aus den ausliegenden Pflanzenkatalogen zwei interessante Beispiele für Kombinationszüchtung heraus, und geben Sie die jeweiligen Zuchtziele an.

3. Heterosiszüchtung

Bei der Kreuzung verschiedener Sorten von Nutzpflanzen oder verschiedener Linien von Haustieren beobachten Züchter oft eine gesteigerte Wüchsigkeit und eine größere Vitalität der F₁-Bastarde (siehe Schulbuch). Diesen Effekt nennt man Heterosis.

Bei der Heterosiszüchtung versucht man zunächst, durch Inzucht weitgehend homozygote Individuen zu gewinnen. Man erzeugt also reine Linien. Bei fremdbestäubten Pflanzen geschieht dies durch mehrjährige künstliche Bestäubung, selbstbestäubende kann man sich selbst überlassen. Kreuzt man unterschiedliche reine Linien miteinander, so zeigen die Hybriden oft den Heterosiseffekt. Die Nachkommen der F₂-Generation zeigen die Heterosis nicht mehr oder nur abgeschwächt. Deshalb muss man die Hybriden immer wieder neu aus den reinen Linien gewinnen, die ständig weitergezüchtet werden. Die Hybriden sind die zum Anbau verwendeten Nutzpflanzen, die Reinerbigen verwendet man zur Herstellung des Saatguts.

1. Stellen Sie die oben geschilderten Zusammenhänge über drei Zuchtpflanzengenerationen übersichtlich grafisch dar. Verwenden Sie dabei alle oben genannten Begriffe.

Es hat sich gezeigt, dass der Heterosiseffekt um so ausgeprägter ist, je mehr homozygote Allelenpaare bei den Eltern vorliegen. Beim Mais erhält man beim Anbau von F1-Hybriden besonders hohe Erträge.

Die reinen Linien 1 und 2 haben jeweils drei dominante, den Ertrag fördernde Gene auf zwei Chromosomenpaaren verteilt.

2. Wie müsste der Genotyp der reinen Linie II aussehen, um einen optimalen Heterosiseffekt zu erreichen? Begründen Sie Ihre Annahmen!
3. Geben Sie den Genotyp der Hybridpflanzen an.

Die Forschung konnte noch nicht alle Vorgänge erklären, die zur Heterosis führen. Eine Hypothese zur Erklärung des Heterosisvorteils ist, dass Pflanzen, die an mehreren Genorten zwei unterschiedliche Allele haben, mehr unterschiedliche Genprodukte und damit einen leistungsfähigeren Stoffwechsel ausweisen als Pflanzen, mit überwiegend identischen Allelen.

Master - Fleischtomate

4. Wie hat der erfolgreiche Züchter die hervorragende Sorte "MASTER – Fleischtomate" gewonnen?
5. Worauf beruht ihre üppige Ausbildung?

... Auf der Habenseite können die Hybriden eine rapide Ertragsverbesserung und den entsprechenden Gewinn der Farmer für sich verbuchen. Ihr Manko besteht in der Instabilität ihres Erbguts; sie produzieren unbrauchbaren oder unfruchtbaren Samen. Die Farmer können nicht mehr wie früher einen Teil ihrer Ernte für die nächste Aussaat verwenden, sondern müssen sich ihr Saatgut jedes Jahr neu kaufen. ... (nach Mooney: "Saat-Multis und Welthunger").

6. Was wird geschehen, wenn ein Hobbygärtner im nächsten Jahr Samen aus der diesjährigen Tomatenernte der Sorte "Master" als Saatgut verwendet? Was hat das zur Folge? Begründen Sie Ihre Antwort!
7. Lesen Sie in ihrem Buch nach, wie Triticale und unser Kulturweizen auf natürliche Weise entstanden sind und zeigen sie, welche Auswirkung hier der Heterosiseffekt hat.

4. Mutationszüchtung

Natürlich auftretende Mutationen haben in der Evolution der Kulturpflanzen eine wichtige Rolle gespielt. Züchter haben solche natürliche Mutanten schon früh genutzt und ausgelesen. Mutationszüchtung als jüngere Methode der Kulturpflanzengewinnung wurde erst möglich, nachdem man erkannt hatte, dass sich die natürliche Mutationsrate künstlich steigern lässt.

1. Durch welche Faktoren kann die Mutationsrate erhöht werden?

Insgesamt ist der Anteil der Mutanten mit positivem Zuchtwert verschwindend gering (weit unter 1%!), weitaus die meisten Mutationen sind nachteilig, viele sogar letal.

Aber die Mutationen führen zur Entstehung eines Genpools, der als Ausgangsmaterial für Kreuzungsversuche dient. Man erhielt so eine frühreife Reissorte mit höherem Eiweißgehalt, sowie eine Maissorte, die mehr Lysin (essentielle Aminosäure) als andere enthält. Beide Sorten sind für die menschliche Ernährung höherwertig als die Ausgangsformen.

2. Welche Typen von Mutationen gibt es? Nennen Sie je ein Beispiel!
3. Stellen Sie eine begründete Hypothese auf durch welchen Mutationstyp die hier beschriebenen Verbesserungen bei Reis und Mais hervorgerufen werden ?

Vielversprechend ist die Mutationszüchtung bei der Suche nach Parallelmutationen. Kennt man beispielsweise Kurzstrohsorten beim Weizen, so kann man auf ähnliche Mutanten bei anderen Getreidearten hoffen, bei denen dann in entsprechenden Genen Veränderungen mit gleicher oder ähnlicher Wirkung auftreten könnten. Man konnte so, Kurzstrohsorten des Hafers und der Gerste züchten.

4. Geben Sie eine Erklärung für das Auftreten ähnlicher Gene und damit entsprechender Mutationen bei nahe verwandten Arten.

Nutzt man bestrahlte Pollen zur Bestäubung, so können Allele mit dominanter Ausprägung schon in der nächsten Generation erkannt und ausgelesen werden.

5. Geben Sie dafür eine Erklärung !
6. Wie kann man Individuen mit neu aufgetretenen Allelen mit rezessiver Genwirkung erkennen?

Bei Samen, die man mit Mutagenen behandelt, können Mutationen im somatischen Gewebe oder im Keimbahngewebe des Embryos auftreten. Die nachstehenden Abbildung zeigt verschiedenen Teile eines Bohnensamens.

        7.  Benennen Sie in der Abbildung die Teile A – F und geben Sie deren Aufgabe an.

        8.  An welcher Stelle des Keimlings muss sich eine Mutation ereignen, die sich auf Folgegenerationen auswirkt?

Bei der Behandlung mit Colchicin, das bei der Mitose und Meiose die Ausbildung des Spindelapparates verhindert und damit auch die sich normalerweise direkt anschließende Zellteilung, gelingen z. B. Veränderungen des ganzen Chromosomensatzes, sogenannte Polyploidisierungen. Polyploide Formen zeigen oft gesteigerte Erträge, es werden mehr und / oder größere Früchte gebildet. So sind Gartenerdbeeren und Gartenhimbeeren jeweils polyploid, im Gegensatz zu den kleinfrüchtigen Walderdbeeren und Waldhimbeeren. Durch Polyploidisierung hat man auch triploide Zitronen, triploide Zuckerrüben und tetraploide Birnen erhalten.

9. Wie entsteht Polyploidie?
10. Entwerfen Sie eine Hypothese, welche die gesteigerten Erträge bei polyploiden Pflanzen erklären kann.
11. Wie entstehen triploide / tetraploide Organismen.

Arbeitsaufträge für die Experten

Bearbeiten Sie Ihre Arbeitsaufträge so, dass Sie folgende Inhalte in Ihrer Stammgruppe vermitteln können:

Aufgaben für die Stammgruppen nach den Expertenvorträgen

1. Überprüfen Sie an Hand des obigen Stichwortkatalogs Ihr Wissen.
2. Zeigen Sie, wie ein Schweinezüchter durch Auslesezüchtung vorgehen muss, um besonders fettarme Tiere für die Weiterzucht zu gewinnen.
3. Durch Kombinationszüchtung ist eine neue Rebsorte entstanden, die den kräftigen Geschmack der einen und die tiefrote Farbe der anderer Sorte in sich vereint (beide erwünschten Eigenschaften hatten sich dominant vererbt). Schildern sie, wie bei dieser Züchtung vorgegangen wurde und untermauern Sie Ihre Vorgehensweise mit Hilfe von Kreuzungsschemata. Anmerkung: Die aus dem Samen gezogene Pflanze bringt erst ab dem 6. Jahr Zwitterblüten hervor, die von Insekten und vom Wind bestäubt werden. Üblicherweise wird die Kulturrebe vegetativ über Propfreiser (Unterlage ist mehltauresistent) vermehrt.
4. Warum besteht die Gefahr, dass die Saatguterzeuger die Welternährung manipulieren könnten?
5. Warum sind triploide Pflanzen nicht fortpflanzungsfähig?
6. Warum sind bei manchen Kulturpflanzen-Arten (z.B. bei Orangen) die Früchte triploider Pflanzen vom Konsumenten besonders begehrt?
7. Wie könnten triploide Pflanzen mittels Colchicin fortpflanzungsfähig gemacht werden?

Zusatzaufgaben

Lesen Sie den Text über gentechnische Methoden in der Züchtung (Profil 2/2000 Seite 10) /11 und notieren Sie, wodurch sich die Ergebnisse dieser Züchtungsmethode im Wesentlichen von der traditionellen Züchtung unterscheiden.

Welche züchterischen Errungenschaften sind der Gentechnik schon gelungen?

Erwartungshorizont

1.Auslesezüchtung

1. Getreide: Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Mais, Reis, Hirse
2. Zuchtziele: Ertragssteigerung, Qualitätsverbesserung, Halmfestigkeit, gute Erntefähigkeit, Resistenz gegen Kälte, Trockenheit und Krankheiten; gleiche Reifezeit.
3. Beispiele:Kaninchen: Fellfarbe, Haarlänge, Ohrenform. Huhn: Hohe Legeproduktion, Schnellwüchsigkeit, Verbesserung der Fleischqualität. Pferd: Schnelligkeit, Sprungvermögen, Ausdauer Katze: Zutraulichkeit, Fellfarbe. Schwein: Gute Futterverwertung, Steigerung der Fruchtbarkeit, Krankheitsresistenz, Verbesserung der Fleischqualität. Rind: Steigerung der Milchqualität, siehe Schwein. Schaf: Verbesserung der Wollqualität, Toleranz gegen ungünstige Witterung.Ziege: Verbesserung der Milchqualität. Hund: Größe, Aussehen, Verhaltenseigenschaften.
4. Sonst spalten die Anlagen wieder auf, wodurch die gewünschten Eigenschaften verloren gehen.
5. Modifikation: Umweltbedingte Veränderung des Phänotyps (fließend und umschlagend).Variation: Erbgleiche Individuen unterscheiden sich voneinander auf grund unterschiedlicher Einflüsse von innen oder außen. Sorte: Kulturpflanzen, die sich durch morphologisch oder physiologische Eigenschaften von anderen Formen innerhalb der Art unterscheiden und diese Sortenmerkmale auch bei geschlechtlicher und ungeschlechtlicher Vermehrung beibehalten.
6. Alle Individuen einer reinen Linie haben nahezu die gleiche Erbinformation.
7. Bei monohybridem Erbgang:

8. A: Weiß-/Rotkohl Sprossachse gestaucht, Blätter verdickt. B: Rosenkohl Seitentriebe gestaucht. C: Blumenkohl Sprossachse gestaucht, Blütenstand fleischig verdickt, Anzahl der Blüten erhöht.D: Grünkohl Blätter gekräuselt. E: Kohlrabi Sprossachse verdickt Sprossachse = Stängel
9. Von ertragreichen Pflanzen durch vegetative Vermehrung genetisch identische Individuen herstellen und diese in verschiedenen Umweltbereichen auspflanzen. Liefern sie dort auch konstante Erträge, dann Weiterzucht bis zur reinen Linie.

2. Kombinationszüchtung

1. Legende: B bitterstoffführend, b bitterstofffrei, P platzende Hülsen, p platzfeste Hülsen

Parentalgeneration: BBpp X bbPP

F1-Generation: BbPb Þ bitterstoffführend und platzende Hüllen

2. Der gesuchte Genotyp ist bbpp Þ 6,25%.
3. Der Züchter muss bei einer reinerbigen Pflanze mit Bitterstoff und platzfesten Hülsen (BBpp) vor dem Aufblühen die Knospe öffnen und die Staubbeutel entfernen. Er nimmt dann aus einer aufgeblühten Blüte einer bitterstofffreien Pflanze mit platzenden Hülsen (bbPP) die Staubbeutel und bestäubt damit die Narbe der ersten Pflanze.
   Zur Sicherheit sollte er dann noch die Narbe der künstlich bestäubten Pflanze abdecken, um eine weitere (natürliche) Bestäubung mit anderem Pollen auszuschließen. Diese Pflanze bringt dann Samen hervor (F₁- Generation), aus denen Pflanzen entstehen, die Bitterstoff enthalten und platzende Hülsen haben (BbPp).
4. Die Pflanzen dieser F₁- Generation werden über Selbstbestäubung oder Geschwisterkreuzung (natürliche Bestäubung mit anderem Pollen verhindern) vermehrt. Dabei entstehen u.a. Pflanzen, die bitterfrei sind und deren Hülsen nicht aufplatzen (bbpp). Ausschließlich die Samen dieser Pflanzen (F2-Generation) werden zur weiteren Zucht verwendet (Selbstbestäubung oder Geschwisterkreuzung).
5.  

6. Beispiele:

Medana Tayberry: Kreuzung zwischen Brombeere und Himbeere

Zuchtziele: größere Früchte, Himbeer- und Brombeergeschmack in einer Frucht

Weiki-Kiwi: Kreuzung verschiedener Kiwi-Sorten

Zuchtziele: haarlose Schale, hoher Vitamin-C-Gehalt, erträgt Temperaturen bis - 30°, sehr ertragreich, stachelbeergroße Früchte.

Sprite-Kirschenpflaume: Kreuzung zwischen Kirsche und Pflaume

Zuchtziele: Außergewöhnlicher Geschmack, die Blüten sind extrem frostbeständig, die Früchte können lange am Baum hängen, ihr Fruchtfleisch ist sehr saftig und fest.

Nashi-Birne: Kreuzung zwischen Europäerbirne und Asienbirne.

Zuchtziele: Starkwachsend, 2 – 3- Monate lagerfähig, bleibt lange frisch, robust und krankheitsresistent.

Weitere Beispiele aus den Katalogen: Nektarine (Pflaume + Pfirsich), Pluot (Pflaume + Aprikose), Kumoi-Apfelbirne (Apfel + Birne), Jostabeere (Johannisbeere + Stachelbeere)

3. Heterosiszüchtung

1. Mögliche grafische Darstellung

4. z.B.: Reine Linie 1: Guttragende Fleischtomate mit großen Früchten, kräftiger Wuchs. Reine Linie 2: Guttragende Tomate mit glatten runden Früchten, gesunder Wuchs. Üppige Ausbildung wegen Heterosiseffekt (Höhere Zahl der Allele bewirkt breites Spektrum).
5. Der Heterosiseffekt geht verloren, da die "günstigen" Anlagen wieder aufspalten. Deshalb muss im nächsten Jahr wieder Saatgut gekauft werden, das diesen Heterosiseffekt aufweist.
6. siehe Lehrbuch.

Mutationszüchtung

1. Chemikalienz. B. Teerstoffe, Aflatoxine, Benzol, Nitrit Strahlung z. B. UV, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung erhöhte Temperatur
2. Genmutation: z. B. Albinismus Chromosomenmutation: z. B. Katzenschreisyndrom Genommutation: z. B. Trisomie21
3. Durch Genmutationen, weil nur einzelne Merkmale verändert wurden.
4. Nahe verwandte Arten haben von gemeinsamen Vorfahren das entsprechende Gen (z.B. Gen für 'langes Stroh') 'geerbt'. Mutagene können bei gleichen Genen ähnliche Wirkung auslösen. Deshalb könnte es gelingen, durch Mutagene bei dem ursprünglichen Gen 'Strohlänge' eine Mutation auszulösen, die denselben Effekt 'kurzes Stroh' hat wie bei der natürlichen Mutation beim Weizen. (Dabei ist mit vielen negativen Mutanten zu rechnen!)
5. Die bestrahlten Pollen der P-Generation tragen bereits die neue Anlage. Da sie dominant ist, kommt sie in der F₁- Generation zur Ausprägung und kann somit dort erkannt werden.
6. Durch Selbstbefruchtung erhält man in der Folgegeneration homozygote, rezessive Mutanten.
7.  

8. Nicht bei Mutationen im somatischen Gewebe (A-F): Hier sind nur die sich entwickelnden Pflanzenteile dieses Samens betroffen. Die Mutation muss in den Keimzellen der sich später entwickelnden Pflanze erfolgen (Blüte).
9. Bei der Zellteilung (Mitose / Meiose) unterdrückt das Colchicin die Ausbildung des Spindelapparates und die Zellteilung unterbleibt. Mitose: Die Chromatiden werden nicht auseinandergezogen, danach aber wie bei einer normal ablaufenden Mitose ergänzt. Es entsteht eine Zelle mit doppelt-diploidem (= tetraploidem = polyploidem Chromosamensatz). Meiose: Die homologen Chromosomen können nicht auseinander gezogen werden. Sie bleiben als Paar erhalten. Es entsteht eine diploide Keimzelle.
10. Erhöhte Chromosomenzahl Þ erhöhte RNA-Synthese Þ erhöhte Eiweißsynthese Þ größere Erträge.
11. Bei der Befruchtung einer diploiden Keimzelle mit einer haploiden entsteht ein triploider Organismus ( die homologen Chromosomen sind dreifach vorhanden). Ist dagegen die zweite Keimzelle auch nach der Behandlung mit Colchicin entstanden, so entsteht ein tetraploider Organismus (alle homologen Chromosomenpaare sind doppelt vorhanden).

Lösungen für die gemeinsamen Aufgaben in der Stammgruppe

2. Auslese einer besonders fettarmen Sau / eines besonders fettarmen Ebers zur Weiterzucht. Auslese unter den Nachkommen bzgl. der gewünschten Eigenschaften und Kreuzungen dieser Individuen untereinander (Mutter / Söhne, Töchter / Söhne, Töchter / Vater), so lange, bis in einer Linie nur noch fettarme Individuen (= reine Linie) entstehen.

3. Die Blüte der Rebsorte mit kräftigem Geschmack (Eigenschaft liegt in reiner Linie vor) und heller Farbe bestäuben mit dem Pollen der Rebsorte, die einen geschmacksneutralen Wein mit tiefroter Farbe liefert (sogenannte Färbertraube, liegt ebenfalls als reine Linie vor) oder umgekehrt. Die Samen (F1-Generation) der daraus hervorgehenden Trauben im nächsten Jahr aussähen, dann (6 Jahre später) künstliche Bestäubung an den Blüten der F1-Generation untereinander durchführen. Die Trauben der F1-Pflanzen haben alle einen kräftigen Geschmack und eine tiefrote Farbe (Allele liegen aber heterozygot vor). Deren Samen (F2-Generation) wieder aussähen, bei ihren späteren Blüten künstliche Bestäubung mit Pollen von F2-Pflanzen durchführen und die Samen (F3-Generation) von den F2-Trauben, die die gewünschten Eigenschaften zeigen, zur Weiterzucht benutzen. Dieses Vorgehen so lange mit den Nachkommen wiederholen, bis die gewünschte Eigenschaften als reine Linie vorliegen.

Kreuzungsschema: K = kräftig im Geschmack; h = helle Farbe g = geschmacklos R = rote Farbe

Parentalgeneration KK hh x gg RR , Gameten: Kh, Kh gR gR

F1- Generation: KgRh kräftiger Geschmack, rote Farbe (heterozygot)

F1 x F1= F2

Diejenigen Nachkommen werden zur Weiterzucht ausgewählt, die kräftig im Geschmack und dunkel in der Farbe sind (KKRR, KKRh, KgRR, KgRh). Dies geschieht so lange, bis reine Linien enstanden sind.

4. Die erfolgreichen Sorten sind F1-Hybride (Heterosiseffekt). Um sie zu erzeugen, müssen die Elternpflanzen bzw deren reinlinige Nachkommen jedes Jahr mit einander gekreuzt werden. Diese reinen Linien werden patentiert. Dadurch erhalten deren Besitzer, die Saatguterzeuger, Monopole und wären in der Lage, die Welternährung nach ihren eigenen Interessen zu steuern (finanziell, ideologisch....).

5.Bei ungerader Chromosomenzahl gibt es bei der Meiose Probleme bei der Paarung homologer Chromosomen Þ Keimzellenbildung ist nicht möglich.

6. Es können in den Früchten keine störenden Samen entstehen, da keine Keimzellenbildung stattgefuden hat (z.B. Orangen, Mandarinen, Trauben).

7. Blütenbildungsgewebe der triploiden Pflanze mit Colchicin behandeln: Dadurch entstehen Zellen mit einen sechsfachen Chromosomensatz, der Keimzellen mit triploidem Chromosomensatz bilden kann.

Umarbeitung des Lernzirkels zum Gruppenpuzzle: Gisela Horst

Webbearbeitung: Walter Bogner