Die Verarbeitung von Cannabis ist in den letzten Jahren zu einem wichtigen Diskussionsthema in Amateurkreisen geworden. Mit dem zunehmenden Wissen ist auch das Interesse an den Hintergründen und der Entwicklung der Sorten gestiegen. Einige Fachleute auf diesem Gebiet veranstalten Kurse und Workshops über die Züchtung. Dieses Interesse an der Sortenentwicklung scheint ungebrochen zu sein. Ein wichtiger Teil der Sortenzüchtung ist die Stabilisierung. Die Stabilisierung von Sortenmerkmalen kann mehrere Generationen sorgfältiger Selektionsarbeit erfordern. In diesem Beitrag werden wir die am häufigsten von Züchtern verwendeten Instrumente und Modelle vorstellen.
Phänotypische Variation führt zu individuellen Unterschieden bei Pflanzen
Der Begriff Phänotyp bezieht sich auf das Erscheinungsbild eines Individuums und bezieht sich im Allgemeinen sowohl auf die anatomischen Merkmale der Pflanze als auch auf physiologische Aspekte wie die Länge der Blütezeit und die chemische Zusammensetzung - unter anderem auf die von der Pflanze exprimierten Terpene und Cannabinoide, die die psychoaktive Wirkung der Pflanze hervorrufen. Die Ausprägung des Phänotyps wird nicht nur durch genetische Faktoren, sondern auch durch die Wachstumsumgebung gesteuert. Das Zusammenspiel dieser Faktoren macht jede Cannabispflanze einzigartig.
Die meisten Cannabiszüchter sind bestrebt, Sorten zu züchten, die beispielsweise einen bestimmten Geruch oder einen hohen Ertrag versprechen und die keine zusätzlichen Probleme verursachen, wie etwa eine zu große Variation des Phänotyps. Daher ist es für den Züchter wichtig, sich mit dem genetischen Aufbau der gekreuzten Individuen und dem Grad der Identität oder Differenzierung vertraut zu machen.
Gleiche und unterschiedliche Abstammung als Schlüssel zur Stabilisierung
Hanf ist eine diploide Art, die die Hälfte ihrer Chromosomen von der weiblichen Pflanze, die die Samen produziert hat, und die andere Hälfte von der Pflanze, die als Bestäuber fungiert hat, erbt. Die Chromosomen beider Elternteile ergänzen sich und die Gene finden Gegengene oder Allele. Es kann mehrere Allele desselben Gens sowie dominante und rezessive Formen dieser Allele geben. Die Gesamtheit dieser Allele bestimmt den Genotyp der Pflanze, die genetische Grundlage für die phänotypische Ausprägung.
Der durch rezessive Allele gebildete Phänotyp kommt nur dann zum Ausdruck, wenn eine rezessive Form des Gens von beiden Eltern geerbt wird. Ein gutes Beispiel für dieses Phänomen ist die Vererbung des Autoflower-Merkmals: Die Kreuzung einer photoperiodischen Pflanze (z. B. OG Kush) mit einer Autoflower-Sorte (z. B. Lowryder) führt nicht in der ersten Generation zu Autoflower-Nachkommen, sondern die Linie muss weiter gekreuzt werden.
Wenn die Allele des Gens unterschiedlich sind, spricht man von Heterozygotie, während Homozygotie als Homozygotie bezeichnet wird. Wenn der Genotyp unterschiedlich ist, bestimmen nur die dominanten Allele das Aussehen des Individuums.
Das Punnett-Quadrat drückt die Vererbung und Ausprägung genetischer Merkmale aus. Ein rezessives Gen wird nur dann ausgeprägt, wenn eine Pflanze zwei Kopien davon besitzt.
Mit Hilfe des Punnett-Quadrats lässt sich die Vererbbarkeit von Allelen veranschaulichen.
Die verbesserte Wachstumsfähigkeit von Hybriden ist das Ergebnis von Differenzierung
Eine Kreuzung zwischen zwei genetisch unterschiedlichen und intern identischen Stämmen wird als Hybride bezeichnet. Hybriden werden als F1-Kreuzungen bezeichnet - diese Zahl gibt die Generation der Kreuzungslinie an.
Normalerweise werden nur Kreuzungen zwischen reinen Stämmen als F1-Kreuzungen bezeichnet, aber unter Cannabiszüchtern wird dieser Begriff auch häufig für Polyhybride (Kreuzungen zwischen mehreren Hybridstämmen) verwendet.
Die Nachkommen der F1-Generation, die aus der Kreuzung hervorgehen, weisen ein höheres Wachstumspotenzial auf. Dieses Phänomen wird als Heterosis bezeichnet.
In einem mosaikartigen neuen Genom ergänzen sich die beiden Stämme und sind nicht von rezessiven Allelen betroffen, die die Wachstumsleistung verringern.
Kreuzung hilft, die gewünschten Merkmale zu verstärken
Einige erwünschte Eigenschaften (wie die Neigung zum Autoflowering) sind in der ersten Generation noch nicht erkennbar, und beispielsweise können die Terpenprofile stark variieren, so dass es in vielen Fällen unerlässlich ist, Inzuchtlinien (IBL) aus Kreuzungen für die ausgewählte Eigenschaft zu erzeugen.
Die Inzuchtrate ist ein mathematischer Wert, der die Wahrscheinlichkeit ausdrückt, dass ein Individuum bestimmte Merkmale von seinen Eltern erbt. Ab der achten Generation (F8) kann man von Reinzucht sprechen. Reine Vererbung bezieht sich auf Stämme, die zu mehr als 90 % identisch sind und nur sehr geringe phänotypische Unterschiede aufweisen. Im Allgemeinen geht man davon aus, dass ein Stamm stabil ist.
Außerdem haben die Individuen der F1-Generation oft eine sehr homogene Ähnlichkeit miteinander, da nur die dominanten Gene in den Individuen exprimiert werden. In der nächsten Generation treten jedoch rezessive Ausprägungen auf, und die phänotypische Variation ist größer. Bereits in der F2-Generation ist ein Verlust der Kreuzungsstärke zu beobachten. Der Rückgang der Kreuzungsstärke ist auch am Übergang zur F3-Generation am stärksten, so dass die Pflanzenzüchter in diesem Stadium bei der Auswahl der Zuchttiere sehr vorsichtig sein müssen. Die phänotypische Ähnlichkeit der F3-Individuen hängt ebenfalls vollständig von der F2-Selektion ab.
Bei dem Versuch, eine Sorte durch Inzucht zu stabilisieren, ist es wichtig, systematisch zu arbeiten und die gewünschten Eigenschaften im Auge zu behalten. Das wichtigste Werkzeug des Züchters sind seine Selektionskriterien. Große Populationen sind ein wesentliches Hilfsmittel, da sie es ermöglichen, die Bandbreite der phänotypischen Merkmale abzubilden und größere Selektionsmöglichkeiten zu bieten.
Die meisten Züchter erhalten ihre selektierten Individuen auch über sehr lange Zeiträume als Stecklinge, was die Ausarbeitung komplexer Elitelinien und die Bestätigung von Merkmalen durch Rückkreuzung ermöglicht.
Skunk #1 ist das bekannteste Beispiel für eine moderne Cannabissorte mit vollständig stabilisierten Merkmalen und einem reinen Genom. David Watson, auch bekannt als "Skunkman Sam", züchtete über zehn Generationen und Zehntausende von Pflanzen in einer Hybridsorte mit mexikanischer, kolumbianischer und afghanischer Genetik. Die von Watson ausgewählten Stecklinge sind nach wie vor das bewährte Zuchtmaterial vieler europäischer Saatgutbanken. Das reine Genom der Skunk zeigt sich sehr vorhersehbar in den Kreuzungen, die sie enthalten, und ihre Wachstumseigenschaften können als herausragend bezeichnet werden.
Blueberry Muffin ist ein etwas moderneres Beispiel. Die Humboldt Seed Company hat diese Sorte, die für ihre schnelle Blüte und ihr ausgezeichnetes Blaubeeraroma bekannt ist, mehrere Jahre lang weiterentwickelt. Die Samen in unserem Sortiment sind eine Kreuzung zwischen zwei verschiedenen F8-Stämmen. Da die Stämme genetisch unterschiedlich sind, aber die gleiche genetische Ausstattung haben und für die gleichen Eigenschaften geschaffen wurden, können solche Linienkreuzungen die Kraft der Kreuzung auf einen Inzuchtstamm zurückführen. Diese fortschrittliche Methode zielt darauf ab, die Keimdepression umzukehren, die normalerweise das Wachstumspotenzial von Inzuchtlinien verringert.
Feminisierung und Rückkreuzung als Mittel zur Stabilisierung
Gelegentlich finden Cannabiszüchter ein außergewöhnliches Individuum, dessen beste Eigenschaften sie als Saatgut erhalten wollen. In solchen Fällen gibt es die Möglichkeit der Feminisierung und der traditionellen Rückkreuzung (männliche Linie): Ersteres ist heute sehr beliebt, aber die Rückkreuzung wird vor allem dann eingesetzt, wenn das Ziel darin besteht, eine vollständig reproduzierbare Wiederherstellung der Sorte zu schaffen, die auch männliche Individuen enthält.
Bei der Erzeugung von feminisiertem Saatgut wird die normale hormonelle Aktivität der Pflanze während der Blüte chemisch gehemmt, so dass die weibliche Pflanze männliche Blüten entwickelt. Die Umwandlung in einen Zwitter ist auch eine Stressreaktion für die Pflanze, aber wenn sie richtig durchgeführt wird, sollte die Feminisierung keinen Stress für die Pflanze bedeuten. Der von einer solchen Pflanze produzierte Pollen hat XX-Geschlechtschromosomen anstelle des XY-Chromosoms der männlichen Pflanze, so dass alle von ihr befruchteten Blüten nur weibliche Samen hervorbringen werden.
Der von der weiblichen Pflanze produzierte Pollen kann entweder zur Fremdbestäubung oder zur Selbstbestäubung verwendet werden. Bei Selbstbestäubung steigt der Reproduktionskoeffizient schneller als bei herkömmlicher Fremdbestäubung. S1-Samen, die "selbstbefruchtet" wurden, sind zu mehr als 70 % selbstbefruchtet. Die Mehrheit der feminisierten Samen sind S1-Samen.
Bei der Rückkreuzung wird eine hybride Nachkommenschaft als pollenproduzierende Pflanze verwendet und mit ihrem eigenen Elternteil gekreuzt. Die daraus resultierenden Samen enthalten wieder etwas mehr vom Genom der Elternpflanze. Bei der vierten Rückkreuzung (BX4) liegt der Identitätsgrad bei über 90 %, d. h. die Sorte stabilisiert sich doppelt so schnell wie bei herkömmlichen Geschwisterkreuzungen.
Es wurde auch argumentiert, dass die Verwendung männlicher Individuen für die Zucht den Vorteil hat, dass bei Hanfpflanzen das Y-Chromosom größer ist als das X-Chromosom und mehr genetische Informationen an die Nachkommen weitergibt.
Cinderella 99 beispielsweise, die in den frühen 2000er Jahren zu legendärem Ruhm gelangte, ist eine Rückkreuzung mit einem bestimmten Nachkommen von Jack Herer (und einem unbekannten Bestäuber). Wir haben eine feminisierte Version von Cinderella 99 von ihrem ursprünglichen Erzeuger (Cinderella XX) sowie eine Reihe von interessanten Cindy-Kreuzungen.
Unterschiede im Chemotyp führen zu unterschiedlichen Konzentrationen
Der Phänotyp einer Pflanze bezieht sich auch auf den Phänotyp der Pflanze und die von ihr produzierten Sekundärmetaboliten wie Terpene und Cannabinoide. Diese Bestandteile sind Teil des so genannten Chemotyps. Zwei Pflanzen, die einander ähnlich sehen, können unterschiedliche Metaboliten produzieren - und unterschiedliche Wirkungen haben.
Der Gehalt an Cannabinoiden variiert von Person zu Person. Dies liegt an der Kodominanz der Gene für die THCA-Synthase, die THC produziert, und die CBDA-Synthase, die CBD produziert, sowie an der Variation der Allele, die vererbt werden.
Der Phänotyp und der Chemotyp werden auch entscheidend durch die Anbaubedingungen und -umgebung beeinflusst. So gibt es beispielsweise von der 1991 entstandenen OG Kush mehrere verschiedene Stecklinge, die genetisch identisch, aber phänotypisch unterschiedlich sind. Dies ist auf das sehr hohe Alter der Stecklinge und auf Veränderungen in der inneren Struktur der Pflanze bei der Anpassung an eine neue Wachstumsumgebung zurückzuführen. Es ist auch möglich, dass zwei verschiedene Stecklinge der gleichen Pflanze unterschiedliche epigenetische Faktoren an ihre Nachkommen weitergeben.
Die Pflanze produziert ihre wichtigsten aromatischen Verbindungen über Terpensynthasen. Ihre Ausprägung hängt von genetischen Faktoren ab, aber auch das Mikrobiom der Wachstumsumgebung hat nachweislich einen geringen Einfluss auf das Vorhandensein von Terpenen. In einem stabilisierten (d. h. weitgehend kongenerischen) Stamm sind bestimmte Terpene auf der Oberfläche aller Pflanzenindividuen vorhanden.
In unserem nächsten Artikel werden wir genauer untersuchen, wie diese aromatischen Verbindungen entstehen und wie ihr Vorhandensein auch mit der Bildung der in der Pflanze vorkommenden Cannabinoide zusammenhängt - und wie sie für einige der Wirkungen von Cannabis verantwortlich sein könnten.