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Vermehrung und Klonierung der Cannabispflanze
Einleitung
Auf der Suche nach qualitativ hochwertigen Cannabiserträgen experimentieren Züchter mit Pflanztechniken, Düngemitteln, Substraten. Dazu gehört auch die Frage, ob Samen oder Klone eine reichere und qualitativ hochwertigere Ernte hervorbringen. Beide Methoden – die Vermehrung durch Samen und Klone - haben sowohl ihre Befürworter als auch ihre Gegner. Um die beiden Methoden gegeneinander abzuwägen, müssen einige Dinge bekannt sein.
Cannabis kann sich sexuell und asexuell vermehren. Samen sind das Ergebnis der sexuellen Fortpflanzung; Stecklinge und Klone sind das Ergebnis asexueller oder vegetativer Vermehrung. Die einfachste Form der vegetativen Fortpflanzung, das Pfropfen oder Klonen, beinhaltet das Abschneiden und anschliessende Bewurzeln eines Zweigs.[1]
Bei der sexuellen Fortpflanzung entsteht durch die Verschmelzung von Geschlechtszellen (Gameten) ein neuer Organismus. Durch die Befruchtung entsteht eine Zygote, aus der sich der Embryo entwickelt. Die durch sexuelle Fortpflanzung entstandene Pflanze weist Ähnlichkeiten mit beiden Elternorganismen auf.[2] Mitglieder der Familie der Kreuzblütler, zu denen auch die Cannabispflanze gehört, sind für die sexuelle Fortpflanzung hauptsächlich auf Fremdbestäubung angewiesen, die in dringenden Fällen (extreme Hitze, starker Regen oder Abwesenheit von Insekten) durch Selbstbestäubung ersetzt wird. Ihre wichtigsten Bestäuber sind Bienen, Hummeln und Fliegen.[3]
Vermehrungsarten
Herkömmliche Vermehrung
Sexuelle Fortpflanzung ist der Prozess, bei dem sich männliche und weibliche Zellen (Gameten) verschiedener Eltern in einer weiblichen Pflanze verbinden, um eine neue, genetisch spezifische Pflanze heranzuziehen. Dies geschieht, wenn sich der männliche Pollen mit der Eizelle der weiblichen Pflanze verbindet, wonach ein Embryo entsteht. Nach einer Reifungsphase (ca. 4-5 Wochen) verwandelt sich der Embryo in einen Samen um, aus dem zum gegebenen Zeitpunkt eine neue Pflanze heranwachsen kann.[4]
Jeder Samen ist genetisch einzigartig und enthält Gene beider Eltern. Trotzdem unterscheiden sich Nachkommen derselben Eltern voneinander. Aufgrund der Natur und des "Charakters" der Samen können Züchter die sexuelle Fortpflanzung zu ihrem Vorteil machen, indem sie verschiedene Pflanzen mit gewünschten Merkmalen kreuzen.[5] So können positive Eigenschaften beider Elternteile kombiniert werden.
Klonierung
Die Stabilität von geklontem Cannabis ist hoch – er wiederholt die mütterlichen Merkmale, Entwicklungs- und Wachstumsstadien. Diese Stabilität erleichtert die Pflege der Büsche: Beleuchtungs-, Bewässerungs- und Fütterungsmustern der Elternpflanze können übernommen werden. Zudem ist die Vegetationsperiode von geklontem Cannabis viel kürzer als die der Elternpflanzen – Klonen spart also Zeit.
Klone werden normalerweise der Mutterpflanze entnommen, sobald sie mindestens 2 Monate alt ist.[6] Ein Klon ist also eine exakte genetische Kopie der Mutterpflanze. Wenn sie unter genau den gleichen Bedingungen angebaut werden, sind die Klone daher der Mutterpflanze sehr ähnlich. Experimente mit Klonen sind konsistent und leicht zu kontrollieren. Genetisch identische Klone reagieren auf unterschiedliche Reize wie Dünger, Licht, Biegung etc. Nachdem er mit mehreren Klonen derselben Mutterpflanze experimentiert hat, hat der Züchter eine sehr klare Vorstellung davon, was getan werden muss, um sicherzustellen, dass sie gut wachsen.
Klonierung verkürzt die Zeit, die eine Kultur braucht, um zu reifen. Züchter haben daher oft zwei Räume: einen Wachstums- oder Klonraum, der ungefähr ein viertel der Größe des zweiten Raums hat, der für die Blüte verwendet wird. Kleine vegetative Pflanzen brauchen weniger Platz als ausgewachsene Blütenpflanzen.
8-wöchige Blüte- oder Erntezyklen müssen mit kontinuierlicher Klonierung kombiniert werden, um eine kontinuierliche Ernte zu erzielen. Eines der einfachsten Szenarien besteht darin, alle 4 Tage zwei Klone auszuwählen und am nächsten Tag eine reife weibliche Pflanze zu ernten. Jedes Mal, wenn eine Pflanze geerntet wird, werden ein oder zwei bewurzelte Klone aus dem ständig gepflegten Zuchtraum in den Blühraum gebracht. Dies liefert dem Züchter 30 blühende Klone, die in einem 91-Tage-Zyklus produziert werden.[7] Vom Schnitt des Klons aus der Mutterpflanze bis zum Tag der Ernte vergehen 91 Tage. Nach diesem Zeitplan hat der Züchter zu jeder Zeit 30 Klone, 10 vegetative Pflanzen und 30 blühende Pflanzen.
Klonierung ist die traumatischste Erfahrung für Cannabis. Klone durchlaufen unglaubliche Transformationen, wenn sie sich von einem abgebrochenen Ende eines Zweiges in eine verwurzelte Pflanze verwandeln.[8] Ein Stängel, aus dem zuvor Blätter wuchsen, muss jetzt Wurzeln schlagen, um zu überleben.
Klone entwickeln schnell ein dichtes Wurzelsystem, wenn der Stängel reich an Kohlenhydraten und arm an Stickstoff ist. Kohlenhydrate können aufrechterhalten werden, indem das Wachstumsmedium mit reichlich Wasser ausgewaschen wird. Durch Waschen (Besprühen) der Blätter wird Nahrung, insbesondere Stickstoff, aus den Blättern ausgewaschen. Um das Laub zu besprühen, wird der Sprüher mit sauberem Wasser gefüllt und die Mutterpflanze wird jeden Morgen 3-4 Tage lang reichlich besprüht. Ältere Blätter werden sich dadurch hellgrün verfärben und das Wachstum verlangsamt sich, da Stickstoff verbraucht wird und Kohlenhydrate gebildet werden. Der Kohlenhydrat- und Hormongehalt ist in den unteren, älteren Erwachsenenzweigen am höchsten. Ein fester Ast, der sich leicht biegen lässt, ist ein gutes Zeichen für einen hohen Kohlenhydratgehalt.[9] Wurzelwachstumshormone sind in der Nähe der Basis der Pflanze konzentriert, nahe des Hauptstammes.[10]
Kleine Klone mit weniger Blättern wurzeln schneller als große Klone mit mehr Blättern. Anfangs enthalten auch die Blätter von grossen Klonen Feuchtigkeit, aber nach einigen Tagen ist im Stängel nicht mehr genug Feuchtigkeit vorhanden.[11] Für die Photosynthese wird nur eine kleine Blattfläche benötigt, um Energie für das Wurzelwachstum bereitzustellen – daher reicht auch ein kleiner Klon aus.
Vorsichtsmaßnahme. Eine Embolie ist eine Luftblase, in den Leitgefässen einer Pflanze. Sie tritt auf, wenn Klone an die Luft gelegt werden, bevor sie in Wasser oder Wachstumsmedien gelegt werden. Kommt es zu einer Embolie, wird die Flüssigkeitszufuhr unterbrochen und der Klon stirbt.[12] Daher sollte der Klon sofort nach dem Schneiden in Wasser oder ein Wachstumsmedium getaucht werden.
Klonierung Schritt für Schritt:[13]
- Schritt 1: Es wird eine Mutterpflanze ausgewählt, die mindestens zwei Monate alt ist. Wenn die Sorte schwer zu klonen ist, laugt man die Erde eine Woche lang jeden Morgen mit 2 Liter Wasser pro 1 Liter Erde aus, bevor man die Klone schneidet. Zudem sollten die Blätter jeden Morgen mit klarem Wasser besprüht werden. Dünger sollte in dieser Zeit unterlassen werden.
- Schritt 2: Die Äste (im besten Fall 3-6 mm dick und 3-5 cm lang) sollten mit einer scharfen Klinge in einem Winkel von ca. 45 Grad abgeschnitten werden. Danach wird das abgetrennte Ende des Zweigs sofort in Wasser getaucht. Die untersten Blätter werden geerntet, damit der frisch abgetrennte Stängel in den Boden eindringen kann. Mindestens zwei Blattreihen sollten über der Oberfläche und zwei Internodien unter der Erde vorhanden sein.
- Schritt 3: Kleine Behälter werden mit grobem gewaschenem Sand, feinem Vermiculit, erdlosem Gemisch oder leichter Blumenerde gefüllt. Das Substrat wird mit Wasser angefeuchtet. Mit einem ungespitzten Bleistift, Stock oder Nagel wird ein Loch 1-2 cm tiefes in das Substrat gebohrt, in welches der Klon später hineingepflanzt werden kann.
- Schritt 4: Die Wurzelhormonmischung für Weichholz wird zubereitet. Der abgetrennte Zweig wird für 5-15 Sekunden in die Hormonlösung getaucht. Danach wird er in die vorbereiteten in Löcher in das Wachstumsmedium gesteckt. Das Medium wird leicht festgedrückt.
- Schritt 5: Die Klone werden leicht gewässert, bis die Substratoberfläche gleichmäßig befeuchtet ist. Da der Klon zu Beginn noch keine Wurzeln hat, muss auch die Blattoberfläche regelmässig befeuchtet werden.
- Schritt 6: Klone wurzeln am schnellsten bei 18-24 Stunden Tageslicht. Wenn Klone unter Hochleistungslampen platziert werden müssen, sollten sie mit einem Tuch oder Schirm beschattet werden, damit sie weniger intensives Licht erhalten. Eine Leuchtstoffröhre, 15 cm über den Klonen, oder ein 400 Watt Metallhalogenid in 1,2 m – 1,8 m Entfernung von den Pflanzen bieten die optimale Lichtmenge für die Klonbewurzelung.
- Schritt 7: Klone wurzeln schneller, wenn die Luftfeuchtigkeit in den ersten zwei Tagen 95-100 % beträgt und in der folgenden Woche allmählich auf 80-85 % reduziert wird. Ein Schutzdach (aus Plastiktüten oder Glas) kann verwendet werden, um die Luftfeuchtigkeit hoch zu halten. Dabei sollten Belüftungslöcher nicht vergessen werden, damit die kleinen Klone atmen können. Krankes oder faules Laub sollte regelmässig entfernt werden.
- Schritt 8: Klone wurzeln schneller, wenn die Wachstumsumgebung mehrere Grad wärmer als die Umgebungstemperatur ist. Ein wärmeres Substrat beschleunigt die chemische Aktivität im Untergrund und eine niedrigere Außentemperatur verlangsamt die Verdunstung. Für beste Ergebnisse sollte die Umgebungstemperatur zwischen 24°C und 27°C gehalten werden. Umgebungstemperaturen über 29°C sind schädlich. Die Lufttemperatur sollte 3-5°C kälter sein als die Untergrundtemperatur.
- Schritt 9: Einige Klone werden etwas welken, werden aber nach ein paar Tagen ihre Vitalität wiedererlangen. Klone, die nach 7 Tagen träge bleiben, werden sich nicht mehr erholen und sollten entfernt werden.
- Schritt 10: Nach 1-3 Wochen sollten die Klone Wurzeln schlagen. Anzeichen dafür, dass sie Wurzeln geschlagen haben, sind vergilbte Blattspitzen, Wurzeln, die aus Drainagelöchern wachsen und vertikales Wachstum. Für beste Ergebnisse werden Klone nicht umgepflanzt, bis sich ein dichtes Wurzelsystem entwickelt hat. Die Primärwurzeln sollten durchscheinend oder weiß sein und sollten gesund aussehen.
Lagerung der Klone. Um die Klone für die spätere Verwendung aufzubewahren, werden frisch abgeschnittene Zweige in ein feuchtes Tuch gewickelt, in eine Plastiktüte gegeben und im Kühlschrank aufbewahrt. Kondenswasser im kalten Kühlschrank sollte täglich entfernt werden. Die Temperatur muss über 5°C gehalten werden.[14] Im Kühlschrank sind die Klone ca. 3 Wochen haltbar.
Herkömmliche Klonierung
Schritt 1. Zuerst werden die Eltern ausgewählt. Dabei achtet man auf die gewünschten Merkmale, wie den Geschmack, den Geruch, die Resistenz gegen Parasiten, Farbe, Wachstum usw.
Schritt 2. Pollen sammeln. Ein Zweig einer männlichen Pflanze produziert genug Pollen, um eine große Anzahl von Samen zu produzieren, Um versehentliche Bestäubung oder eine vorzeitige Bestäubung der Pflanze zu vermeiden, sollten männliche Pflanzen so schnell wie möglich isoliert werden, sobald erste Staubbeutel erscheinen. Unmittelbar vor dem Öffnen der Staubbeutel wird der Ast mit einer sauberen Papier- oder Plastiktüte abgedeckt. Beim Sammeln von Pollen sollte der Beutel mehrere Tage am Ast verbleiben, bis genügend Pollen gesammelt wurde.
Schritt 3. Pollen aufbewahren (optional). Pollen ist unter natürlichen Bedingungen nur kurz haltbar und kann bei hohen Temperaturen und Feuchtigkeit leicht zerstört werden. Bei Bedarf können Pollen jedoch mehrere Monate in einem sterilen Gefäss im Gefrierschrank aufbewahrt werden.
Schritt 4. Bestäubung. Je nach Pflanzenart ist der weibliche Stempel 2-12 Wochen nach Beginn der Blüte bestäubungsbereit. Zur Bestäubung wird die weibliche Pflanze mit einem mit Pollen gefüllten Beutel bedeckt und für einige Tage so stehen gelassen.
In vitro
Aus dem Kambium
Bei diesem Verfahren werden Kambiumzellen auf einem Nährmedium unter kontrollierten Bedingungen gezüchtet – passend für einen gegebenen Pflanzentyp werden Lichtintensität, Tageslänge, Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw. entsprechend angepasst.[15] Der Nährboden enthält zum Beispiel: Mineralsalze, Zucker, Vitamine, Wachstumsregulatoren, organische Zusatzstoffe und Bindemittel. Agar. Vollständige Sterilität ist eine Voraussetzung für die erfolgreiche Vermehrung und das Wachstum von Pflanzen mit der In-vitro-Technologie in einem Nährmedium, das alle notwendigen Komponenten enthält. Das Nährmedium wird thermisch sterilisiert (im Autoklaven) oder gefiltert.[16]
Nach einiger Zeit beginnen die Zellen beginnen sich zu teilen, und bald kann die junge Pflanze in die Erde gepflanzt werden.[17] Dieser Vorgang ist jedoch einigermassen arbeits- und zeitintensiv.
Aus Pflanzenteilen
Bei diesem Verfahren werden Pflanzenteile auf einem Nährmedium unter kontrollierten Bedingungen gezüchtet. Zusätzlich zu den oben aufgezählten Vorsichtsmassnahmen muss das Pflanzenmaterial zusätzlich mit aktivchlor- oder sauerstoffhaltigen Chemikalien sowie mit Antibiotika und anderen desinfizierenden Mitteln desinfiziert werden.[18]
Somatische Embryogenese
Die somatische Embryogenese ist ein der vegetativen Reproduktion zugrunde liegende Prozess, bei dem aus Körperzellen totipotente Zellen gebildet werden, die zur Bildung eines neuen Organismus führen.[19]
Die somatische Embryogenese in Kultur in vitro ist ein mehrstufiger Prozess, der das Stadium der proembryonalen Entwicklung, der frühen und späten Embryogenese durchläuft und mit der Bildung einer bipolaren Struktur des Embryos endet, die an einem Ende Keimblätter trägt und am andern Ende das Hypokotyl– die embryonale Wurzel.
Vergleich
Die herkömmliche Methode, Cannabis aus Samen anzubauen, hat ihre Vorteile. Die Samen sind leicht zu bekommen und zudem ist die Auswahl an verschiedenen Blüharten gross (autoflowering, regulär, feminisiert usw.). Diese Anbauart ist auch eher simpel - selbst Anfänger können Cannabis aus Samen anbauen.
Die Nachteile der Methode zur Kultivierung von Cannabis-Sträuchern aus Samen sind beispielsweise, dass der Kauf von Saatgut einen erheblichen (und wiederkehrenden) finanziellen Aufwand erfordert. Im Vergleich zu klonierten Pflanzen kann man die Pflanze zudem erst später Ernten und der Ertrag fällt geringer aus.
Die Klonierung hat also den Vorteil, dass die Zapfen früher und in grösserer Menge reifen. So sind sie weniger anfällig für Pilze und Schimmel und zudem wird Zeit und Platz, sowie Geld für den Kauf von Saatgut gespart. Klone bringen jedoch auch gewisse Nachteile mit sich. Beispielweise ist je nach gewählter Methode die Arbeit sehr anspruchsvoll (beispielsweise bei der in vitro Klonierung). Dies stellt hohe Anforderungen an die Qualifikation des Personals und es entstehen hohe Ausrüstungskosten.
Welche Anbaumethode sich am besten eignet, sollte daher unbedingt individuell und je nach Situation abgewogen werden.
[1] vgl. Lebel-Hardenack, S. & Grant, S.R. (1997). "Genetics of sex determination in flowering plants". Trends in Plant Science.
[2] vgl. Cook, J. G. (1968). "ABC of plant terms". Watford, UK: Merrow.
[3] Ebd.
[4] Ebd.
[5] Ebd.
[6] vgl. Heß, D. (1992). "Biotechnologie der Pflanze. Eine Einführung". UTB Ulmer Verlag, Stuttgart.
[7] Ebd.
[8] vgl. Chandra et al. (2017).
[9] Ebd.
[10] vgl. Cervantes (1993).
[11] Ebd.
[12] vgl. Cervantes (1993).
[13] vgl. Greg Green (2003). "The Cannabis Grow Bible: The Definitive Guide to Growing Marijuana for Recreational and Medical Use". Green Candy Press.
[14] vgl. The Marijuana Grower's Guide (1998) by Mel Frank and Ed Rosenthal, typed by Ben Dawson.
[15] Ebd.
[16] vgl. Heß, D. (1992). "Biotechnologie der Pflanze. Eine Einführung". UTB Ulmer Verlag, Stuttgart.
[17] Ebd. S. 30.
[18] vgl. Heß, D. (1992). "Biotechnologie der Pflanze. Eine Einführung". UTB Ulmer Verlag, Stuttgart.
[19] vgl. Nowak, K., & Gaj, M. D. (2016). "Somatic embryogenesis: fundamental aspects and applications". Switzerland: Springer International Publishing. S. 53f.