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Nationale Genbank, Hüterin der Biodiversität von morgen

Die Zukunft der Menschheit hängt von der Artenvielfalt unseres Planeten ab, die den heutigen und künftigen Generationen als Nahrungsgrundlage dient und eine intakte Umwelt gewährleistet. Dies war das Thema der UNO-Mitgliedstaaten, die am 22. Mai 2019 anlässlich des Internationalen Tages der biologischen Vielfalt zusammenkamen. In der Schweiz werden zahlreiche Pflanzenarten in der nationalen Genbank von Agroscope, dem Kompetenzzentrum des Bundes für landwirtschaftliche Forschung, aufbewahrt.

Ob intensive Landwirtschaft, Klimawandel oder Verschmutzung: Auch in der Schweiz ist die Artenvielfalt durch die Schädigung der Ökosysteme bedroht. Deshalb ist die Erhaltung unserer pflanzengenetischen Ressourcen von zentraler Bedeutung. Es gibt verschiedene Methoden, um die pflanzliche Vielfalt der Landwirtschaft zu «lagern»: Zahlreiche Kulturpflanzen und wilde Arten werden in Feldsammlungen gehalten, während andere im Labor oder als Saatgut konserviert werden. Agroscope betreibt in Changins (Waadt) zwei Genbanken: Getreide- und Gemüsesorten sowie Aromapflanzen werden in der Getreide-Saatgutbank gesammelt, während Obst-, Kartoffel- und Rebsorten im In-vitro-Nuklearstock lagern.

Portrait

Bibliothek mit 1001 Ressourcen

Cyril Schnewlin, Mitarbeiter bei Agroscope, öffnet die Tür zur Saatgutbank. In einem 4°C kalten Raum liegen Dutzende Kisten auf Regalen. Er öffnet eine Kiste und entnimmt ihr eine kleine Papiertüte mit der Etikette «Avondefiance». Darin befindet sich eine Probe Kopfsalatsamen, die wie die übrigen 13’000 Getreide-, Gemüse- und anderen Nutzpflanzenakzessionen (zu einem bestimmten Zeitpunkt entnommene Proben von einem bestimmten Ort) hier aufbewahrt werden. «Das hier ist eine Bibliothek voll von keimfähigen Samen, die darauf warten, in die Erde gesteckt zu werden», erklärt Cyril Schnewlin. Das lebendige Archiv ist über hundert Jahre alt; die zu Beginn des 20. Jahrhunderts gesammelten Arten sind immer noch verfügbar. Die Genbank wird vielfältig genutzt: Immer wieder greifen Forscherinnen und Forscher auf alte Getreidesorten zurück, um durch Kreuzungen klimaverträglichere oder krankheitsresistentere Varianten zu züchten. Auch die botanischen Gärten der Schweiz wenden sich für Ausstellungen an die Saatgutbank. Diese wird aber auch von den Landwirtinnen und Landwirten geschätzt, die auf der Suche nach alten lokalen Sorten sind.

In der Genbank werden Muster von Emmer – einer der ältesten kultivierten Sorten – konserviert. © Agroscope
In der Genbank werden Muster von Emmer – einer der ältesten kultivierten Sorten – konserviert. © Agroscope

 

Die Führung durch die Saatgutbank geht im Untergeschoss weiter. Um den Bestand über Jahre zu sichern, lagern Cyril Schnewlin und seine Kolleginnen und Kollegen das Saatgut in einem riesigen Kühlraum bei –20°C. Zuerst werden die Proben aber mehrere Tage getrocknet und danach in Aluminiumbeuteln vakuumiert. Auf diese Weise können gewisse Getreidesorten bis zu 50 Jahre gelagert werden, ohne dass sie ihre Keimfähigkeit verlieren. Jedes Jahr werden ausgewählte Sorten angesät. Die daraus gewonnenen Samen werden zur Erneuerung der Getreide- und Gemüsesammlung für die kommenden Jahrzehnte verwendet. In der Saatgutbank gibt es auch Kuriositäten wie der englische Weizen oder Rauhweizen, der Ende des 19. Jahrhunderts auch «Wunderweizen» genannt wurde, da man sich aufgrund der überzähligen Ährchen einen höheren Ertrag erhoffte. Zu den Schätzen der Saatgutbank gehören Aegilops – eine der ältesten kultivierten Getreidesorten – und Ribelmais, der seit Generationen im Rheintal angebaut wird.

Jedes Jahr werden 1000 Getreideproben angesät: Die daraus gewonnenen Samen werden zur Erneuerung der Genbank für die künftigen Generationen verwendet. © Agroscope, Carole Parodi
Jedes Jahr werden 1000 Getreideproben angesät: Die daraus gewonnenen Samen werden zur Erneuerung der Genbank für die künftigen Generationen verwendet. © Agroscope, Carole Parodi

Die Welt im Reagenzglas

Nach den kalten Räumen der Saatgutbank folgt der In-vitro-Nuklearstock – ein beeindruckender Gegensatz: Auf den Regalen lagern keine Kisten, sondern kleine, durchsichtige Reagenzgläser bei heller Beleuchtung. Sie enthalten winzige Pflänzchen, die in einem Gelsubstrat verwurzelt sind. Unter diesen «Bonsais» finden sich Zitronen, Clementinen, Erdbeeren, Himbeeren, Melisse und Oregano. Die 400 Pflanzenakzessionen bilden ein Reservoir, das die Landwirtschaft im Falle von witterungs- oder krankheitsbedingten Verlusten nutzen kann.

Neben Aromapflanzen und Beeren werden Agrumen wie Clementine und Zitrone in Reagenzgläsern gelagert. © Agroscope, Carole Parodi
Neben Aromapflanzen und Beeren werden Agrumen wie Clementine und Zitrone in Reagenzgläsern gelagert. © Agroscope, Carole Parodi

 

«Dank der In-vitro-Kulturen können wir die Pflanzenvermehrung beschleunigen, weil wir weniger von den Jahreszeiten abhängig sind», sagt der Forscher Eric Droz. Als Beispiel nennt er die Kartoffel, die sich im Labor bis zu 100-mal schneller vermehren lässt als auf dem Feld. Wenn eine Pflanze im Reagenzglas eine bestimmte Grösse erreicht hat, wird sie in kleine Segmente mit je einer Knospe geschnitten, die wiederum in einem Reagenzglas landen. Die Vermehrung erfordert grosse Präzision und findet in einer sterilen Umgebung statt. Die In-vitro-Kulturen erleichtern nicht nur die Arbeit der Forschungsteams, die so in kurzer Zeit an Pflanzenmaterial gelangen, sondern ermöglichen auch die Kultivierung exotischer Arten, die anschliessend in der Schweiz vertrieben werden können.

Dank In-vitro-Kultur lassen sich Kartoffeln 100-mal schneller vermehren als auf dem Feld. © Agroscope, Carole Parodi
Dank In-vitro-Kultur lassen sich Kartoffeln 100-mal schneller vermehren als auf dem Feld. © Agroscope, Carole Parodi

Über die Grenzen hinaus

Die Erhaltung der pflanzlichen Vielfalt für die Landwirtschaft erfordert eine gute Zusammenarbeit zwischen der Genbank von Agroscope und lokalen Organisationen, aber auch Partnerschaften auf internationaler Ebene. Mit dem Globalen Aktionsplan für die Erhaltung und nachhaltige Nutzung pflanzengenetischer Ressourcen für Ernährung und Landwirtschaft haben sich die Schweiz und über 150 weitere Länder verpflichtet, die Kulturpflanzen der ganzen Welt gemeinsam zu bewahren. Zu diesem Zweck wurde der internationale Saatguttresor (Svalbard Global Seed Vault) auf Spitzbergen im norwegischen Permafrost errichtet. Diese «Arche Noah der Pflanzen» ist ein Hochsicherheitsbunker, dem Genbanken aus der ganzen Welt regelmässig Duplikate von Samen zur sicheren Lagerung schicken. Die Agroscope-Genbank hat bis jetzt 10’422 Saatgutakzessionen nach Spitzbergen gebracht, um das pflanzengenetische Erbe der Schweiz zu sichern.

Der Eingang zum internationalen Saatguttresor auf Spitzbergen (Norwegen), wo Duplikate aus Genbanken der ganzen Welt lagern.© Agroscope, Michael Gysi
Der Eingang zum internationalen Saatguttresor auf Spitzbergen (Norwegen), wo Duplikate aus Genbanken der ganzen Welt lagern.
© Agroscope, Michael Gysi

 

«Die Konservierung genetischer Ressourcen macht aber nur Sinn, wenn man sie identifizieren kann», sagt Eric Droz. Die Identifizierung der gelagerten Proben spielt daher eine wichtige Rolle bei der internationalen Zusammenarbeit für die Erhaltung der pflanzlichen Vielfalt der Landwirtschaft. Eric Droz und seine europäischen Partnerinnen und Partner betreiben regelrechte Detektivarbeit: «Die Analysemethode, die wir verwenden, kommt auch in der Kriminologie und bei Verwandtschaftstests zum Einsatz. Sie erfordert einen Vergleich mit zahlreichen Daten anderer Labors.» Um das genetische Profil der Pflanzenproben zu erstellen, untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler DNA-Fragmente – sogenannte molekulare Marker –, die den Verwandtschaftsgrad zeigen. Auf diese Weise können sie unter falschem Namen registrierte Proben ermitteln, aber auch Ähnlichkeiten zwischen zwei Sorten mit unterschiedlichem Namen erkennen. So haben sie beispielsweise herausgefunden, dass die in der Schweiz unter der Bezeichnung «Blaue Österreich» bekannte Kartoffelsorte in Frankreich «Bleue d’Auvergne», in Schweden «Karjalan Musta» und in Deutschland «Skerry Blue» heisst.