Kurzdefinition
Anbau-Genetik beschreibt die Beziehung zwischen dem Genotyp einer Cannabis-Sorte und ihrer phänotypischen Ausprägung unter Anbaubedingungen — und bildet die Grundlage für informierte Sortenauswahl, Resistenzzüchtung und Ertragsoptimierung durch das Verständnis von Chemotyp, Blütebiologie und Stress-Toleranz-Genen.
Wissenschaftliche Beschreibung
Genetische Struktur von Cannabis-Sorten
Sawler et al. (2015) und Vergara et al. (2016) zeigen via Populationsgenetik:
| Gruppe | Genetische Struktur | Phänotyp | Herkunft |
|---|---|---|---|
| Drogenhanf breit | Hohe Heterozygotie | Variable Chemotypen, hohe THC | Polyphyletisch, Züchtung |
| Faserhanf | Geringere Heterozygotie | Niedriges THC, hoher CBD | Selektiv gezüchtet |
| Ruderalis/Autoflower | Distinkte Ruderalis-Loci | Tagesneutral, klein | C. sativa ssp. spontanea |
| F₁-Hybriden | Maximal heterozygot | Uniform, Hybrid-Vigor | Elternlinie × Elternlinie |
Wichtig: Die populäre Indica/Sativa-Dichotomie korreliert nur schwach mit genetischer Distanz (McPartland & Guy 2017). Genomischer SNP-Fingerprint ist dem morphologischen Label überlegen.
Chemotyp-Genetik — das THCAS/CBDAS-Locus
Das wichtigste Einzelgen-System im Cannabis-Züchtungskontext:
| Genotyp | Phänotyp | Erklärung |
|---|---|---|
| THCAS/THCAS (homozygot) | Chemotyp I (THC-dominant) | Beide Allele kodieren THC-Synthase |
| CBDAS/CBDAS (homozygot) | Chemotyp III (CBD-dominant) | Beide Allele kodieren CBD-Synthase |
| THCAS/CBDAS (heterozygot) | Chemotyp II (mixed) | Ko-Dominanz: beide Enzyme aktiv |
| Null-Allele | Chemotyp IV/V | Defekte Enzyme, niedrig-THC+CBD |
→ Züchtung auf stabilen Chemotyp: Homozygotie im THCAS- oder CBDAS-Locus erforderlich.
Wichtige Züchtungs-Parameter
Blütezeit-Genetik: - CsPRR37-Allele bestimmen Photoperioden-Sensitivität - Ruderalis-Loci ermöglichen Autoflowering (dominant-rezessiv, 2-Gen-Modell) - QTL für Blütedauer (Setzblüte bis Reife): 6-14 Wochen je nach Genotyp
Ertrags-Genetik: - Trichom-Dichte und -Größe: quantitativ, ~5-10 QTL (Laverty 2019) - Internodienlänge: stark von GA-Pathway-Genen moduliert - Blütenarchitektur (Calyx:Leaf-Ratio): züchterisch selektierbar
Stress-Toleranz: - NBS-LRR-Resistenzgen-Familien für Pathogen-HR - Drought tolerance QTL - Schwermetall-Toleranz-Gene (CsHMA3, CsPCS)
Marker-Assisted Selection (MAS) bei Cannabis
MAS ermöglicht Selektion auf Genotyp-Ebene ohne vollständige Phänotypisierung: 1. THCAS/CBDAS-Genotypisierung: PCR-basiert, Blattprobe reicht → Chemotyp in der Vegetativphase bestimmen 2. Geschlechts-Marker: Y-Chromosom-spezifische Marker (MADC2, SC-R) → Geschlecht im Keimlingsstadium 3. SNP-Arrays: Genome-wide Assoziationsstudien (GWAS) für polygene Traits
F₁-Hybridzüchtung
Standard-Protokoll für kommerzielle Sorten: 1. Elternlinien durch Selbstung oder Geschwisterpaarung inzüchten (F₃-F₅) 2. Combining Ability testen (GCA/SCA) 3. Top-Kreuzungen produzieren F₁-Hybriden → phänotypisch uniform 4. F₁ nicht weiter kreuzen (Segregation ab F₂)
Anbau-Relevanz
- Sortenauswahl nach Chemotyp: Genetische Zertifizierung (CoA mit Genotyp) bevorzugen gegenüber reinem Labortest der Eltern → F₁-Uniformität überprüfbar
- Stabilität bei Stress: Inzuchtlinien zeigen oft geringere Pufferfähigkeit bei Stressoren (Temp, VPD, pH) → Hybriden resilienter
- Autoflower × Photoperiodisch Kreuzung: F₁-Hybride oft photoperiodisch (Ruderalis-Autoflower-Allele meist rezessiv) → F₂-Aufspaltung beachten
- Herma-Prädiktion: Inzucht-Level korreliert mit Hermaphroditismus-Prädisposition → Züchtertest wichtig
- Klone vs. Samen: Klone fixieren einen Genotyp; Samen aus F₂+ produzieren variable Phänotypen — bei Ertragsstabilisierung Klone bevorzugen
Verwandte Begriffe
- mas-marker-assisted-selection — genomische Selektion in der Praxis
- heterosis — genetische Basis des Hybrid-Vigors
- backcrossing — Einkreuzung gewünschter Allele
- chemotyp-i-thc — THCAS-Genotyp und Chemotyp-Ausprägung
- cannabinoid-plastizitaet — Umwelt-Gen-Interaktion bei Cannabinoid-Produktion
Quellen
- Sawler J et al. (2015): PLOS ONE. DOI:10.1371/journal.pone.0133292
- Vergara D et al. (2016): Crit Rev Plant Sci. DOI:10.1080/07352689.2016.1221645
- Laverty KU et al. (2019): Genome Res. PMID:30967588
- McPartland JM & Guy GW (2017): Botanical Rev. DOI:10.1007/s12229-017-9187-0