Methodische Grundlagen der Züchtung von Saflor (Carthamus tinctorius L.) für den ökologischen Landbau

Summary

Saflor (Carthamus tinctorius L.), eine der ältesten Kulturpflanzen der Welt, stammt vermutlich aus dem vorderen Orient. Es handelt sich um eine einjährige, 30-150 cm große Pflanze mit gelben, orangenen oder roten Blüten, die besonders für trockene Standorte gut geeignet ist.
Die Färberdistel, wie Saflor auch genannt wird, wurde ursprünglich zum Färben von Stoffen und Lebensmitteln angebaut. Heute dient sie größtenteils der Ölgewinnung. Das Öl enthält bis zu 89% der ungesättigten Fettsäure Linolsäure und wird meist als Speiseöl verwendet. Der Ölgehalt variiert zwischen 20% und 45%. Die Hauptanbaugebiete sind Indien, Mexiko, USA, Argentinien, Australien und Äthiopien.
Auf nur etwa 2% der ökologisch bewirtschafteten Fläche werden in Deutschland Ölpflanzen kultiviert, obwohl eine starke Nachfrage nach ökologisch erzeugtem Pflanzenöl existiert. Die Einführung von Saflor als Ölpflanze für den ökologischen Landbau könnte das Kulturpflanzenspektrum und die Fruchtfolge erweitern. Der Anbau von Saflor ist auch in Deutschland in sommerwarmen und -trockenen Regionen durchaus möglich. Da in
Deutschland bisher jedoch fast keine Saflorzüchtung durchgeführt wurde, mangelt es an Genotypen, die an das Klima angepasst sind. Besonders der niedrige Ölgehalt und die hohe Krankheitsanfälligkeit sind problematisch.
Hauptziel dieser Arbeit war es, methodische Grundlagen der Saflorzüchtung zu untersuchen und ein Konzept für die Züchtung vorzuschlagen. Hierfür sollten drei Züchtungsmethoden (Stammbaumethode, die Methode der natürlichen Selektion und die Einkornramschmethode) untersucht und bewertet werden.
Die wichtigsten Zuchtziele waren ein höherer Ölgehalt und ein niedrigerer Krankheitsbefall. Da die Fremdbefruchtungsrate bei Saflor laut Literaturangaben zwischen unter 10% und je nach Umweltbedingungen bis zu 50% variiert, wurde die Fremdbefruchtung ebenfalls untersucht. Gleichzeitig sollte für die Züchtung eine Methode entwickelt werden, mit der Qualitätsmerkmale (Ölgehalt, Linolsäure- und Ölsäuregehalt und Schalenanteil) bei einer großen Anzahl Proben schnell, kostengünstig und möglichst zerstörungsfrei analysiert werden können.Für die Qualitätsuntersuchungen wurde die Nah-Infrarot-Reflexions Spektroskopie (NIRS) gewählt. Es wurden Kalibrationen für die Merkmale Ölgehalt, Linolsäure- und Ölsäuregehalt und Schalenanteil an Mehl und intakten Achänen entwickelt. In die Kalibrationen flossen Proben aus den Jahren 2002 bis 2006 von vier verschiedenen Standorten ein. Die vier Standorte waren: Göttingen (südliches Niedersachsen), Hohenheim (Baden-Württemberg), Wilmersdorf (Brandenburg) und Darzau (nordöstliches Niedersachsen). Das wichtigste Merkmal, der Ölgehalt, konnte mittels NIRS an intakten Achänen geschätzt werden. Die Werte der Referenzmethode (Soxhlet) zeigten eine enge Beziehung zu den NIRS-Werten (Bestimmtheitsmaß der Kalibration: R2= 0,87). Die Bestimmung des Ölgehaltes an Mehl lieferte noch exaktere Ergebnisse (R2= 0,91). Die Messung intakter Achänen bietet jedoch den Vorteil, dass das Saatgut weiterverwendet werden kann. Die Kalibrationen für den Linolsäure- und Ölsäuregehalt (Referenzmethode: Gaschromatographie) und den Schalenanteil waren weniger genau. Hier kann NIRS dazu dienen, eine Vorauswahl aus einer großen Anzahl Proben zu treffen, die anschließend gaschromatographisch untersucht werden. Der Schalenanteil war mit dem Ölgehalt eng negativ korreliert (-0,83**). Da eine schnelle Bestimmung des Ölgehaltes möglich ist, verliert die Bestimmung des Schalenanteils an Wichtigkeit.
Die drei verschiedenen Züchtungsmethoden wurden von 2004 bis 2006 anhand von drei Kreuzungen, an denen vier Eltern beteiligt waren, untersucht. Im Vorfeld dieser Arbeit wurden im Jahr 2002 an das europäische Klima angepasste Genotypen mit kanadischen Genotypen mit hohem Ölgehalt gekreuzt. Die Grundlage für die Versuche dieser Arbeit war das Erntegut von jeweils 50 F2-Pflanzen pro Kreuzung. In der Stammbaummethode wurde in den ersten beiden Jahren in Göttingen auf niedrigen Krankheitsbefall (Köpfchenfäule und Alternaria-Blattflecken) und Ölgehalt selektiert.
Für die Methode der natürlichen Selektion wurde für jede Kreuzung eine Mischung des gleichen Ausgangssaatgutes, das in der Stammbaummethode verwendet wurde, hergestellt und dann zwei Jahre unter natürlicher Selektion an drei unterschiedlichen Standorten (Göttingen, Hohenheim, Wilmersdorf) angebaut.
In der Einkornramschmethode wurde ein Nachkomme jeder F2-Pflanze bis zur F6 im Gewächshaus ohne Selektion weitergeführt.In 2006 wurden die besten F5-Linien der Stammbaummethode und die F5-Parzellen nach natürlicher Selektion an vier Standorten (zusätzlich Darzau) geprüft. Durch den Vergleich mit einer unselektierten Kontrolle pro Kreuzung, die aus einer Mischung von Nachkommen der F6-Pflanzen aus der Einkornramschmethode bestand, wurde der Selektionserfolg beurteilt.
Die Selektion in der Stammbaummethode führte in allen Kreuzungen zu Linien mit geringerer Anfälligkeit für Köpfchenfäule und höherem Ölgehalt im Vergleich zur Kontrolle. In zwei der drei Kreuzungen waren Linien zu finden, die weniger Köpfchenfäule und einen höheren Ölgehalt aufwiesen als der bessere Elter der Kreuzung. Es gab Linien, die einen höheren Einzelpflanzenertrag als die Kontrolle und als der bessere Elter aufwiesen.
Mit geringerem Arbeitsaufwand führte die natürliche Selektion ebenfalls zu guten Erfolgen. Die Anfälligkeit für Köpfchenfäule sank, und der Einzelpflanzenertrag stieg in allen drei Kreuzungen. Der Ölgehalt wurde von der natürlichen Selektion nicht beeinflusst. Für die Züchtung von Saflor wäre daher vorzuschlagen, zunächst die F2- und F3-Generationen der natürlichen Selektion auszusetzen. Anschließend sollten die Nachkommen von Einzelpflanzen geprüft und selektiert werden. Neben der geringeren Krankheitsanfälligkeit sollte der Ölgehalt im Vordergrund stehen, da durch die natürliche Selektion keine Steigerung des Ölgehaltes erreicht wurde.
Versuche zur Fremdbefruchtung innerhalb einer Parzelle wurden 2004 und 2005 in Göttingen durchgeführt. Die Fremdbefruchtung zwischen Parzellen wurden 2004 untersucht. Als Marker für die Fremdbefruchtung wurde die Bestachelung gewählt. Die Fremdbefruchtung zwischen Parzellen lag 2004 in der Mitte der Parzelle bei 6,5%. Wesentlich höher war sie zwischen Pflanzen innerhalb einer Parzelle. Hier wurden starke Unterschiede zwischen den Jahren festgestellt (2004: 63,1%; 2005: 29,9%). Bei der Entwicklung von Linien müssen daher Maßnahmen, wie Isolation oder Selbstungen, gegen die Auskreuzung getroffen werden.