Morphologische Studie zur Kreuzungsoptimierung

Projektarbeit 13/14 Morphologische Studie zur Kreuzungsoptimierung bei Weizen Landbauschule Dottenfelderhof e. V. Landbauschüler: Scholz Betreuerin: Pregitzer

Inhaltsverzeichnis Beweggründe Seite 1 Ziel der Studie Seite 1 I. Allgemeines zu Weizen Herkunft/Geschichte Seite Allgemeine Beschreibung und Botanik Seite -3 Entwicklungsverlauf bei Weizen in Bildern Seite 4 Blütendiagramm Seite 5 Bild eines aufgeklappten Blütchens Seite 5 II. Beschreibungen des Versuchs Versuchsaufbau allgemein Seite 6 Beschreibung der verwendeten Sorten Seite 7 Kastrieren von Weizen Seite 7 Die Bestäubung Seite 8 Foto eines Teils vom Züchterfeld Seite 8 Überblick über die durchgeführten Arbeiten Seite 9 III. Morphologische Beschreibung und Ergebnisse Beschreibung Variante 1 und Seite 9-16 Übersicht der Kreuzungsarbeiten Haupttriebe Seite 17 Übersicht der Kreuzungsarbeiten Nebentriebe Seite 18 Auswertung der Kreuzungsarbeiten Seite 19 Auswertung der Kreuzungen 13 Seite Sonstige Versuche, Beschreibung und Tabelle Seite 1 Zusammenfassung der Ergebnisse Seite Literaturverzeichnis/Quellen Seite 3

Beweggründe für die Projektarbeit Als sozusagen "Quereinsteiger" in die biologisch-dynamische Landwirtschaft, mit etwas Wissen und Erfahrung in der biologischen Landwirtschaft und Milchviehhaltung, die ich auf dem elterlichen Biofamilienbetrieb sammeln durfte, war ich auf der Suche nach etwas Neuem. Grundlage für die Landwirtschaft ist der Boden. Auf dem Boden gedeihen und wachsen die Kulturpflanzen wenn man hierfür die nötigen Bedingungen schafft. Hier ist vieles möglich. So eben der Anbau und die Weiterzüchtung von Weizen, als eine der Hauptfrüchte in der Fruchtfolge auf dem Dottenfelder Hof. Deshalb ist dies eine tolle Möglichkeit eine Pflanze genau "unter die Lupe" zu nehmen, und von der Aussaat bis zur Ernte live "dabei zu sein". Wenn man bedenkt, dass der weltweite Saatgutmarkt sich in der Hand von einigen wenigen Konzernen befindet, ist es umso wichtiger und nochmals interessanter, über die Morphologie, speziell bei der Kreuzung und deren Optimierung sich ein eigenes "Bild" zu machen um somit vielleicht einmal selbst züchterisch aktiv zu werden. Ziel der Studie Das primäre Ziel meiner Projektarbeit ist es, während der Weizenblüte anhand genauer Beobachtungen zum Einen den Unterschied zwischen einer kastrierten nicht bestäubten Blüte und einer kastrierten und bestäubten Blüte darzustellen. Zum Anderen möchte ich aufgrund der Beobachtungen und einer "Bestäubungs-Zeit-Reihe" Rückschlüsse auf den optimalen Bestäubungszeitpunkt erarbeiten. Das heißt, ich möchte herausfinden, bei welchen morphologischen Eigenschaften der optimale Zeitpunkt zur Bestäubung ist und anhand der Anzahl der erhaltenen Kreuzungskörner aus der "Bestäubungs-Zeit-Reihe" daraus Rückschlüsse ziehen. Um die Unterschiede im Hinblick auf die erhaltenen Kreuzungskörner darstellen zu können, habe ich als Vorarbeit die Kreuzungen des Jahres 13 anhand der Differenz an Tagen zwischen Kastration und Bestäubung im Hinblick auf die erhaltenen Kreuzungskörner in Form eines Diagramms ausgewertet. Daraufhin wählte ich den Rahmen für die "Bestäubungs-Zeit-Reihe" von vier bis zehn Tagen zwischen Kastration und Bestäubung. Als ein weiteres Ziel der Studie, möchte ich selbst Kreuzungsarbeiten durchführen, um dies zu erlernen und um die daraus gewonnen Erkenntnisse in Bezug auf Haupt- und Nebentriebe im Zusammenhang mit der Anzahl der erhaltenen Kreuzungskörner darstellen zu können. Seite 1

I. Allgemeines zu Weizen Herkunft und Geschichte Der heutige Saatweizen ging aus der Kreuzung mehrerer Getreide- und Wildgrasarten hervor. Die ersten angebauten Weizenarten waren Einkorn (Triticum monococcum) und Emmer (Triticum dicoccum). Ihr Herkunftsgebiet ist der Vordere Orient. Die ältesten Nacktweizenfunde stammen aus der Zeit zwischen 7.8 und 5. v. Chr. Damit ist Weizen nach der Gerste die zweitälteste Getreideart. Mit seiner Ausbreitung nach Nordafrika und Europa gewann der Weizen grundlegende Bedeutung. Die ältesten Funde von Nacktweizen in Europa stammen aus dem westmediterranen Raum dem Siedlungsbereich der Cardial- oder Impressokultur. Im Endneolithikum war der Nacktweizen nach zwischenzeitlicher Ausbreitung über Mitteleuropa auf eine Region beiderseits des Oberrheins und der Schweiz reduziert. Doch lange blieb der Anbau hinter dem der Getreidearten Einkorn, Emmer und Gerste zurück. Erst durch das Weißbrot, das ab dem 11. Jahrhundert in Mode kam, etablierte sich der Weizen. Heute ist Weizen in Deutschland die am häufigsten angebaute Getreideart und nimmt den größten Anteil der Getreideanbauflächen ein. Die verschiedenen Arten des Weizens stellten 1 nach Mais (875 Mio. t pro Jahr) und Reis (718 Mio. t pro Jahr) das am dritthäufigsten angebaute Getreide der Welt dar (675 Mio. t pro Jahr). Die Anbaufläche für Weizen belief sich weltweit auf 16 Millionen Hektar. Die zwanzig größten Erzeugerländer produzierten ca. 86,% der Gesamternte. In Deutschland wurden im Jahr 1 rund,4 Millionen Tonnen geerntet. Weizen ist an trockene und warme Sommer angepasst. Eine moderne Kreuzung aus Weizen und Roggen, Triticale, erlaubt den Anbau in kühleren Klimazonen. Von 9 Sorten (in der BRD zugelassen) sind 75% Winterweizen-, % Sommerweizen-, 1% Winterdurum-, % Sommerdurum- und % Dinkel (Winter-)sorten eingetragen. Winterformen haben höhere Ertragsleistung, längere Bodenbedeckung, höhere Kälteverträglichkeit. Allgemeine Beschreibung und Botanik Als Weizen wird eine Reihe von Pflanzenarten der Süßgräser (Poaceae) der Gattung Triticum L. bezeichnet. Etymologisch leitet sich Weizen vom Weiß des Produkts dieses Getreides, des weißen Mehls, und der hellen Farbe der Weizenfrucht ab. Die Weizen-Arten erreichen Wuchshöhen von etwa,5 m bis 1,5m. Der Halm ist rundlich. Von der Gesamterscheinung wirkt er dunkelgrün und die Ähre gedrungen. Morphologisches Unterscheidungsmerkmal sind die kurzen bewimperten Blattöhrchen, die, im Gegensatz zur Gerste, den Halm nicht umschließen. Das Blatthäutchen ist mittelgroß und gezähnt. Die Früchte werden botanisch als einsamige Schließfrüchte (Karyopsen) bezeichnet. Saat-Weizen (Triticum aestivum) ist ein einjähriges, büschelig wachsendes Gras, das zur Familie der Süßgräser (Poaceae) gehört. Der Halm ist aufrecht dünnwandig und hohl, mit kahlen oder anliegend behaarten und bald verkahlenden Knoten. Die Halmlänge beträgt von etwa,4 m - 1,5 m. Die Blattscheide ist bis zum Grund offen; das Blatthäutchen bildet einen häutigen Saum. Die Blattspreiten sind 6 mm - 16 mm breit, anfangs weich behaart und die Haare ungleich lang; später oft kahl und rauh; an der Basis mit zwei sichel-förmigen, halmumfassenden sowie deutlich behaarten Öhrchen. Die Ähren sind begrannt oder unbegrannt, 6-18 cm lang und 3-6-blütig; pro Blüte sind drei Staubbeutel vorhanden Seite

Die Hüllspelzen sind etwa 1 mm lang, am oberen Ende abgeschnitten, kahl oder in der unteren Hälfte gewölbt, in der oberen Hälfte gekielt. Die Deckspelzen sind breit-eiförmig, gewölbt, oft unbegrannt oder mit einer bis 16 cm langen, derben Granne. Die Frucht ist breit-elliptisch bis eiförmig, mit mehligem oder glasigem Endosperm, zur Reifezeit locker von der Deckspelze und Vorspelze umhüllt. Chromosomenzahl: n = 4. Saat-Weizen zählt zu den Langtagspflanzen, d.h. er gelangt erst zum Blühen, bei mehr als 13 Stunden Lichdauer pro Tag. Saat-Weizen gehört ferner zu den Intensivwurzlern, die mehr als 1m tief wurzeln. Bei Saat in das herbstliche Saatbett ist zu beachten, dass Weizen kein Dunkelkeimer ist, sondern ein lichtneutrales Keimverhalten aufweist. Bei der Saattiefe muss von daher keine besonders große Tiefe gewählt werden, um gute Keimung zu gewährleisten. Bei feuchtwarmem Boden keimen die Samenkörner schnell und führen in 15 Tagen zum Feldaufgang. Die kleinen Pflanzen bilden Nebensprossen (Bestockung) aus und überwintern. Wie alle Wintergetreidearten benötigt auch Winterweizen zum Abbau der Schosshemmung eine Vernalisation durch Frosttemperaturen. Die Hauptbestockung findet erst im Frühjahr statt und ist stark von Sorte und Pflegemaßnahmen abhängig. Bei später Aussaat, die meistens mit niedrigen Bodentemperaturen verbunden ist, verläuft die Keimung langsamer. Eine Keimung findet allerdings auch noch bei Bodentemperaturen von bis 4 C statt. Winterweizen ist daher spätsaatverträglich, die Aussaat somit bis Dezember möglich. Eine späte Aussaat kann aber zu unteroptimalen Ernteerträgen führen und verlangt höhere Saatdichten. Obwohl Weizen (sortenabhängig) bis ca. C frostresistent ist, bevorzugt er insgesamt ein gemäßigtes Klima. Im Frühjahr setzt das Streckungswachstum (Schossen) ein und die Blätter entwickeln sich. Am Ende der Streckungsphase ist bereits eine vollständige Ähre mit Ährchen und Blüten vorhanden. Die Ähren schieben nach außen und mit der Blüte ist die Pflanzenentwicklung abgeschlossen. Nach der Befruchtung entwickeln sich die Körner. In jeder Ähre bilden sich etwa 5 bis 6 Körner aus. Sie bestehen in der Vollreife aus ca. 7% Stärke, ca. 1 1% Eiweiß, ca. % Fett und ca. 14% Wasser. Die Höhe der genannten Inhaltsstoffe hängt von der Sorte, der Düngung und beim Wasser von Luftfeuchtigkeit sowie Regen ab. Seite 3

Entwicklung des Weizens in Bildern (nicht abschließend) Auflaufen Zweiblattstadium Schossen, Fahnenblatt voll entwickelt Beginn der Bestockung Blattscheide des Fahnenblattes öffnet sich Ende des Ährenschiebens Beginn des Ährenschiebens Blüte Seite 4 Schossen

Blütendiagramm Bild eines aufgeklappten Blütchens Aufgeklapptes Ährchen am 17.5.14; zu sehen sind insgesamt drei Blütchen (mit Fruchtknoten und Staubbeutel), sowie die dazugehörigen Spelze Seite 5

II. Beschreibung des Versuchs Versuchsaufbau allgemein Auf dem Züchterfeld für Winterweizen auf dem Dottenfelder Hof, Flurstück Himmelacker, suchte ich mir eine Parzelle aus, an der ich meine Versuche durchführen konnte. Eine Parzelle hat sechs Reihen, die jeweils einen Meter lang sind. Der Reihenabstand in der Parzelle beträgt ca. cm. Meine Auswahl viel auf die Parzelle Nr. 41, darauf wuchs ein begrannter Winterweizen. Hier konnte ich das Primärziel, die "Beobachtung der Weizenblüte" verfolgen, sowie auch Kreuzungsarbeiten durchführen. Kreuzungsarbeit bedeutet, die Ähren zu kastrieren, und mit fremden Pollen einer anderen Winterweizensorte zu bestäuben, um dann mit den entstehenden Kreuzungskörnern weiter zu züchten. Um die Weizenblüte zu beobachten, und auch Kreuzungsarbeiten durchzuführen, habe ich mehrere Beobachtungsvarianten durchgeführt. Die Varianten wurden jeweils für Haupttriebe und für Nebentriebe durchgeführt. Dies wurde von mir so gewählt, um Unterschiede im Blühverhalten und Kreuzungserfolg zwischen Haupt- und Nebentrieben herauszufinden. Insgesamt wurden 36 Ähren kastriert, davon wurden vier Ähren nicht bestäubt, an vier wurden "sonstige Versuche" getätigt, und 8 Ähren wurden bestäubt. Variante 1: ein Trieb wurde markiert und während der gesamten Versuchslaufzeit (Ährenschieben bis zum Ende der Blüte) beobachtet, ohne Kastration und ohne Fremdbestäubung Variante : Kastration ohne Bestäubung Variante 3: Kastration und Fremdbestäubung, jeweils mit dem Pollen aus Parzelle, jeweils zwei Ähren pro Bestäubungszeitpunkt (zwei Wiederholungen) wurden verwendet, und in einem Zeitraum von vier bis zehn Tagen ab Kastration bestäubt Um einheitliche Aussagen treffen zu können, wurden die Ähren jeweils morphologisch zum gleichen Zeitpunkt kastriert. D. h. während des Stadiums des "Ährenschiebens", zu dem Zeitpunkt als die Ähre noch zu einem Drittel im Fahnenblatt saß. Weiterhin wurden noch "sonstige Versuche" (Nebenversuche) von mir durchgeführt. Diese sind unter "sonstige Versuche" beschrieben, und laufen unabhängig von den drei genannten Varianten. Die Darstellungen und Ergebnisse sind eigens geschildert. Alle Ähren, die kastriert wurden, wurden mit einer Tüte vor ungewollter Bestäubung geschützt. Die Tüte wurde mittels Wäscheklammern an einem Bambusstab, der im Boden versenkt wurde, (wie ein Pfahl) befestigt. Die Tüten wurden regelmäßig kontrolliert und bei Bedarf am Bambusstab nach oben gerückt, damit die Pflanze ungehindert weiter nach oben wachsen konnte und nicht in der Entwicklung eingeschränkt ist. Im Laufe des Versuchs wurden zu verschiedenen Zeitpunkten Fotos von den Ähren und Ährchen der Varianten 1 und gemacht. Um die Kreuzungsarbeiten nicht nachteilig zu beeinflussen, wurden von den Ähren und Ährchen der Variante 3 keine Fotos gemacht. Seite 6

Beschreibung der verwendeten Sorten a) Parzelle 41; "Mutterpflanzen" Der Name der Linie in Parzelle 41 ist "BolCrasSe45Wiw". Das ist eine Linie aus einer 3-SortenKreuzung, und zwar sind darin die Sorten Bolani-Cras, eine trocken tolerante Sorte irakischer Herkunft, der Zuchtstamm Se45 von Saatzucht Edelhof mit guter Steinbrandresistenz und Wiwa, die Qualitätssorte mit mäßiger Steinbrandresistenz von Peter Kunz. Für Gelbrost sind diese Eltern-Sorten alle anfällig, auch die verwendete Linie in Parzelle 41 hat sich ja dann zum Schluß noch recht anfällig auf Blattkrankheiten gezeigt. Sie hat aber eine gute Steinbrandresistenz. Parzelle 41 am 3.5.14 b) Parzelle ; "Pollenelter" Tataros in Parzelle ist eine Sorte von "SW Seed" mit Flugbrandresistenz, die sich dieses Jahr ganz gut in der Blattgesundheit gezeigt hat. Diese wurde ausgewählt, weil sie vom Blühzeitpunkt sehr gut zur Linie in 41 gepasst hat und optisch einen vitalen und guten Eindruck erweckt hat. Kastrieren von Weizen In meinem Versuch, sowie auch auf dem Dottenfelder Hof, werden die einzelnen Ähren dadurch kastriert, dass sämtliche Staubbeutel in den Ähren mittels einer schmalen und spitzen Pinzette entfernt werden. Hierzu werden die Hüll- und Deckspelze der einzelnen Ährchen mit einer scharfen Schere sauber und gerade mit drei Schnitten an der Oberseite aufgeschnitten. Zwei Schnitte verlaufen von den Außenseiten des Ährchens schräg nach oben in Richtung zur Mitte, und der dritte Schnitt erfolgt horizontal, so dass alle Blüten sichtbar sind, aber eben nicht abgeschnitten. Nun ist die Blütenanlage gut sichtbar und die Staubbeutel können mit der Pinzette entfernt werden. Pro Blüte sind jeweils drei Staubbeutel (siehe Blütendiagramm) vorhanden, und beim Weizen befinden sich in jedem Ährchen drei bis sechs Blüten. D. h. wenn sich auf einer Weizenähre 16 Ährchen befinden, und pro Ährchen im Durchschnitt mit vier Blüten gerechnet wird, sind pro Ähre 19 Staubbeutel zu entfernen. Seite 7

Die Bestäubung Pro zu bestäubender Ähre wurden von mir zwei Ähren mit reifen Pollen, jeweils aus der Parzelle, verwendet. Diese Parzelle wurde als "Pollenelter" verwendet, da hier zum Zeitpunkt der vorgesehenen Bestäubung entsprechende reife Pollen verfügbar waren. Die Reife erkennt man daran, dass die Staubbeutel aus den Ährchen hervortreten. Es wurden jeweils Ähren im gleichen morphologischen Stadium verwendet. Die Ähren wurden mit jeweils ca. 3 cm Stängel abgeschnitten und in die Tüte mit der kastrierten Ähre am oberen Ende der Tüte mit Wäscheklammern fixiert. Dies wurde von mir so gehandhabt, dass sich in der Mitte der zwei Pollenelter-Ähren die kastrierte Ähre befand, in der Tüte noch Luft war, damit der Pollen direkt auf die Ährchen fallen kann und die Bestäubung stattfinden kann. Foto eines Teils vom Züchterfeld Blick aus der Vogelperspektive am 1.6.14 auf einen Teil des Züchterfeldes am Himmelacker Um ein besseres Gefühl oder ein Bild entstehen zu lassen, wie viele Parzellen hier auf dem Hof vorhanden sind, habe ich dieses Foto erstellt. Die Parzellen sind von Weizen der Sorte Jularo umgeben. Seite 8

Überblick über die durchgeführten Arbeiten Die Zahl im folgenden Tagebuch bedeutet die Anzahl der behandelten Ähren, bedeutet bestäubt. Das Tagebuch gibt den Verlauf der durchgeführten Arbeiten wieder. Um möglichst wenige Bestäubungstermine zu haben und den Zeitraum von vier bis zehn Tagen in der "BestäubungsZeit-Reihe" abzudecken, wurden am selben Tag öfter mehrere Ähren kastriert. Dies war notwendig, da passend reifer Pollen aus der Parzelle nur zeitlich begrenzt zur Verfügung steht. Kreuzungstagebuch Fr So Fr So Sa Mo Di Mi Do Sa Mo Di 16.Mai 17.Mai 18.Mai 19.Mai.Mai 1.Mai.Mai 3.Mai 4.Mai 5.Mai 6.Mai 7.Mai Haupttriebe zur Beobachtung markiert Haupttriebe kastriert, ohne Bestäubung Haupttriebe kastriert, zur Bestäubung Haupttriebe (spät) kastriert Do Sa Mo Di Mi Do Sa Fr So Fr So.Mai 3.Mai 4.Mai 5.Mai 6.Mai 7.Mai 8.Mai 9.Mai 3.Mai 31.Mai 1.Jun Nebentriebe zur Beobachtung markiert Nebentriebe kastriert, ohne Bestäubung Nebentriebe kastriert, zur Bestäubung Nebentriebe kastriert u. Sofort bestäubt / III. Morphologische Beschreibung und Ergebnisse Beschreibung Variante 1 und Im Vorfeld wurde von mir bereits Ende April 14 eine Ähre, die sich noch vollständig im Halm befand fotografiert. Es ist darauf die Ähre zu erkennen, noch ganz weiß, ca.,5 cm groß. Abbildung 1: Weizenähre am 5.4.14, ca.,5 cm lang Seite 9

Um das Wachstum der Ähre im Halm darzustellen, habe ich das nächste Bild der Ähre am 4.5.14 erstellt. Unterschiede ergeben sich einerseits im deutlichen Längen- und Größenwachstum und andererseits in der Färbung. Die Ähre ist bereits deutlich grüner, hat aber noch immer einen hellen glasigen Schimmer. Die Gesamtlänge der Ähre beträgt ca.,5 cm. Abbildung : Weizenähre am 4.5.14, ca.,5 cm lang Das nächste Bild ist vom 1.5.14. Die Ähre ist nun eindeutig als Ähre zu erkennen, in der Farbe nun bereits sehr satt, nicht mehr glasig sondern richtig grün. Die Länge der Ähre beträgt nun schon ca. 9 cm. Die Ähre befindet sich noch voll im Halm, ist also noch nicht herausgetreten. In den kommenden Tagen wird die Ähre noch erheblich wachsen und schließlich aus dem Halm heraustreten und offensichtlich sichtbar werden. Abbildung 3: Weizenähre am 1.5.14, ca. 9 cm Seite 1

Am 17.5.14 entstand das folgende Bild. Die Ähre ist nun zu über /3 bereits aus dem Halm, dies ist auch der Zustand in dem die Ähren kastriert wurden. Die Kastration wurde durchwegs in diesem gleichen morphologischen Zustand durchgeführt. Abbildung 4: Weizenähre am 17.5.14 Am selben Tag wurde von mir auch die erste Blüte im Detail fotografiert. Zu sehen sind hellgrüne Staubbeutel, der weiße behaarte Fruchtknoten und die schmalen noch fast durchsichtigen Fiedern. Das Größenverhältnis Fruchtknoten zu den grünen Staubbeuteln wird sich im weiteren Verlauf der Bilder erheblich verändern. Abbildung 5: Aufgeklapptes Blütchen 17.5.14 Seite 11

Das nächste Bild einer aufgeklappten Ähre entstand am 1.5.14, also vier Tage später. Der Fruchtknoten ist deutlich größer geworden, die Fiedern sind deutlich ausgeprägter, in die Breite gewachsen und von der Farbveränderung durch die nun weiße Farbe deutlich besser wahrnehmbar. Am Fruchtknoten kann bereits die Form des späteren Weizenkorns erahnt werden. Die Staubbeutel fangen bereits an sich gelblich zu verfärben, was auf die Reifung des Pollen hindeutet. Die Staubbeutel sitzen aber noch dicht am Fruchtknoten. Abbildung 6: Aufgeklapptes Blütchen am 1.5.14 Seite 1

Im folgenden Bild, das wiederum vier Tage später entstand, also am 5.5.14, sind die Staubbeutel deutlich in die Höhe gestreckt, sprich weit vom Fruchtknoten entfernt. Auf der Abbildung ist zu erkennen, dass der Staubbeutel teils gelb ist und am oberen Ende bereits weiß. Das deutet darauf hin, dass bereits Teile der enthaltenen Pollen ausgeschüttet wurde und die Fiedern den Pollen bereits aufgenommen haben. Auf von mir gemachten Fotos der gesamten Ähre von außen sind am.5.14 die Staubbeutel noch nicht aus den Spelzen nach außen hervorgetreten, sondern erst am 3.5.14. Somit hat die Selbstbefruchtung wahrscheinlich bereits stattgefunden. Man kann auch deutlich erkennen, dass sich die Fiedern bereits wieder zurückgebildet haben. Die Rille des Fruchtknotens (auf dem folgenden Bild nicht erkennbar wg. des Aufnahmewinkels) beginnt sich bereits grün zu verfärben. Ich habe noch viele weitere Fotografien erstellt, auch von Nebentrieben. Es kann gesagt werden, dass sich diese in gleicher Art und Weiße entwickeln, allerdings vom Zeitpunkt her später als die Haupttriebe. Abbildung 7: Aufgeklapptes Blütchen am 5.5.14 Seite 13

Die folgende Aufnahme ist vom 6.5.14. Diesmal also nur einen Tag später. Die Staubbeutel sind nun aus den Spelzen vollständig herausgetreten. Zum Vergleich habe ich diesmal vier verschiedene Fruchtknoten. Man kann deutlich die unterschiedliche Entwicklung erkennen. Die beiden linken Fruchtknoten sind flacher, wie plattgedrückt. Weiterhin sind hierbei auch die Fiedern noch wesentlich ausgeprägter. Die Fruchtknoten entstammen von folgenden Ähren: -links oben: kastrierter Haupttrieb, nicht bestäubt (entspricht Variante ) -links unten: kastrierter Nebentrieb, nicht bestäubt (entspricht Variante ) -rechts oben: beobachteter Nebentrieb, selbst bestäubt (entspricht Variante 1), man erkennt, dass dieser Fruchtknoten etwas kleiner ist und die Fiedern noch ausgeprägter sind als beim Fruchtknoten rechts unten im Bild. Der Unterschied zur kastrierten Variante 1 ist, dass der Fruchtknoten bereits in die Länge wächst, und deutlich als Korn erkennbar wird -rechts unten: beobachteter Haupttrieb, selbst bestäubt, aufgrund des Zeitvorsprungs gegenüber dem Nebentrieb bereits größer, und die Fiedern bereits zurückgebildet Abbildung 8: Fruchtknoten vom 6.5.14, links oben: Kastrierter HT, links unten: Kastrierter Nebentrieb, rechts oben: bestäubter Nebentrieb, rechts unten: Bestäubter Haupttrieb Natürlich wurden von mir nun täglich von allen Varianten, sowohl Haupttrieb als auch Nebentrieb Fotografien der Fruchtknoten erstellt, um die Entwicklung zu dokumentieren. Es bestätigt sich, dass die befruchteten Fruchtknoten sich in die Länge entwickeln und an Gesamtgröße zulegen. Die Fruchtknoten der kastrierten, unbestäubten Triebe wachsen nicht mehr und versuchen noch die Fiedern in einem vitalen zustand zu erhalten, um eventuell doch noch einen Pollen abzubekommen. Dies wurde allerdings durch die Tüten über den Ähren verhindert. Seite 14

Auf dem folgenden Bild vom 3.5.14 möchte ich die beschriebenen Veränderungen dokumentieren. Es ist diesmal, von links nach rechts zu sehen: Fruchtknoten eines beobachten Haupttriebes (selbstbestäubt), Fruchtknoten eines kastrierten Haupttriebes ohne Bestäubung, Fruchtknoten eines beobachteten Nebentriebes (selbstbestäubt), Fruchtknoten eines kastrierten Nebentriebes ohne Bestäubung. Abbildung 9: Fruchtknoten vom 3.5.14, von links nach rechts: 1. bestäubter Haupttrieb,. kastrierter Haupttrieb ohne Bestäubung, 3. bestäubter Nebentrieb, 4. kastrierter Nebentrieb ohne Bestäubung Im weiteren Verlauf der Zeit konnte eindeutig beobachtet werden, dass sich die bestäubten Fruchtknoten zum Korn entwickeln und die Fiedern sich zurückbildeten. Die Größe nahm ständig zu. Beim kastrierten Fruchtknoten änderte sich die Größe und Form nicht markant. Weiterhin blieben die Fiedern groß und wirkten frisch. Nochmals erwähnen möchte ich, dass es keine Unterschiede zwischen Haupt- und Nebentrieben gab. Die Nebentriebe waren lediglich in der Entwicklung später dran als die Haupttriebe. Seite 15

Siehe hierzu das folgende Foto vom 4.6.14 eines Fruchtknotens einer kastrierten unbestäubten Ähre. Die Kastration der Ähre fand am 16.5.14 statt, d. h. es sind nun schon 19 Tage vergangen, und der Fruchtknoten mit Fiedern wirkt noch immer sehr vital. Abbildung 1: Fruchtknoten einer kastrierten, unbestäubten Ähre am 4.6.14 Um das nochmals zu verdeutlichen, habe ich das Bild vom 13.6.14 ausgewählt, was auch nochmal den Größenunterschied zum Vorschein bringt. Von links nach rechts ist zu sehen: Korn eines selbst befruchteten Haupttriebes, Korn eines selbst befruchteten Nebentriebes, bereits vertrockneter Fruchtknoten des kastrierten Haupttriebes, noch frischer Fruchtknoten des kastrierten Nebentriebes. Seit der Kastration des Nebentriebes sind 1 Tage vergangen, und dieser sieht noch immer aus, als ob eine Bestäubung stattfinden könnte! Der Haupttrieb ist dagegen mittlerweile vertrocknet. Es sind hier nun 8 Tage seit der Kastration vergangen. Abbildung 11: Fruchtknoten 1. Haupttrieb befruchtet,. Nebentrieb befruchtet, 3. Kastrierter Haupttrieb ohne Besträubung, 4. Kastrierter Nebentrieb ohne Bestäubung Seite 16

Übersicht der Kreuzungsarbeiten an Haupttrieben Parzelle 41 Art: Bestäuber - Parzelle Pollen Elter - Dauer in Tage - Anzahl Kreuzungskörner pro Ähre 5 5 4 4 6 9 8 9 6 1 1 7 7 8 53 38 4 51 48 15 43 7 49 17 31 47 4 Hauptriebe Nr. der Ähre 1 Kastriert am 16.5.14 16.5.14 Kastrierer Kathrin Bestäubt am ohne ohne 3 4 5 6 7 8 9 1 11 1 13 14 15 16 19.5.14 19.5.14.5.14.5.14 19.5.14 18.5.14 19.5.14 18.5.14 19.5.14 17.5.14 17.5.14 19.5.14 19.5.14 19.5.14 4.5.14 4.5.14 4.5.14 4.5.14 5.5.14 7.5.14 7.5.14 7.5.14 5.5.14 7.5.14 7.5.14 6.5.14 6.5.14 7.5.14 Erläuterungen: Die Dauer in Tagen gibt den Zeitraum zwischen Kastration und Bestäubung an. Alle Ähren wurden mit Tüten (wie beschrieben) vor ungewollter Bestäubung geschützt! Wie der Tabelle zu entnehmen ist, schwankt die Anzahl der erhaltenen Kreuzungskörner zwischen 53 und 15 Körner. Die Ähren Nr. 1 und Nr. wurden kastriert, aber nicht bestäubt. Somit ergaben sich auch keine Kreuzungskörner. Aus diesen Ähren wurden für Zwecke der Fotografien die Fruchtknoten entnommen. Um immer ein gleichbleibendes Bild zu bekommen, wurden die Fruchtknoten immer im mittleren Drittel der Ähre entnommen. Seite 17

Übersicht der Kreuzungsarbeiten an Nebentrieben Parzelle 41 Nr. der Ähre 17 18 Kastriert am.5.14.5.14 Kastrierer Bestäubt am ohne ohne Bestäuber - Dauer in Tage - Parzelle Pollen Elter - 19 1 3 4 5 6 7 8 9 3 31 3.5.14.5.14.5.14.5.14 3.5.14 3.5.14 3.5.14 3.5.14 3.5.14 3.5.14 4.5.14 4.5.14 4.5.14 4.5.14 Kathrin Kathrin Kathrin Kathrin 1.6.14 8.5.14 8.5.14 1.6.14 8.5.14 1.6.14 1.6.14 8.5.14 3.5.14 3.5.14 8.5.14 1.6.14 8.5.14 1.6.14 1 6 6 1 5 9 9 5 7 7 4 8 4 8 Art: Nebentriebe Anzahl Kreuzungskörner pro Ähre 6 3 8 3 4 1 6 Erläuterungen: Die Dauer in Tagen gibt den Zeitraum zwischen Kastration und Bestäubung an. Alle Ähren wurden mit Tüten (wie beschrieben) vor ungewollter Bestäubung geschützt! Hinweise: Bei der Ernte der Ähren war Nr. 9 stark mit Pilz befallen! Vergleicht man die Anzahl der erhaltenen Kreuzungskörner der Nebentriebe mit den erhaltenen Kreuzungskörner der Haupttriebe, stellt man sofort fest, dass hier die Höchstzahl bei 3 liegt und auch trotz Bestäubung keine Kreuzungskörner entstanden. Die Ähren Nr. 17 und Nr. 18 der Nebentriebe entsprechen den Ähren Nr. 1 und Nr. bei den Haupttrieben. Hier kamen aufgrund der fehlenden Bestäubung ebenfalls keine Kreuzungskörner zustande. Seite 18

Auswertung der Kreuzungsarbeiten In das folgende Diagramm flossen die Ähren mit den Nummern 3 bis 16 (Haupttriebe) und Nr. 19 bis 3 (Nebentriebe) ein. Dies waren die Ähren die kastriert und mit dem Pollen aus der Parzelle bestäubt wurden. Auswertung der Kreuzungsarbeit Kastrierte und bestäubte Ähren- Auswertung Kreuzungsarbeit 55 5 45 Anzahl der Kreuzungskörner 4 35 Hauptriebe Mittelwert (Hauptriebe) Nebentriebe Mittelwert (Nebentriebe 3 5 ) 15 1 5 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Tage zwischen Kastration u. Bestäubung Im Diagramm sind jeweils 14 Haupttriebe und 14 Nebentriebe enthalten, die den Zeitraum zwischen Kastration und Bestäubung von vier bis zehn Tagen abdecken. Dies entspricht der "Bestäubungs-Zeit-Reihe" die abgedeckt werden sollte. Es kann festgehalten werden, dass sich die Haupttriebe eindeutig besser zur Kreuzungsarbeit eignen als die Nebentriebe, da die Anzahl der Kreuzungskörner eindeutig Seite 19

Auswertung der Kreuzungen 13 Die gesamte Anzahl der Kreuzungen an SE F1er (Samenelter sind aus der F1-Generation) Winterweizen im vorigen Jahr, die im Diagramm enthalten sind, beträgt 65. Die Anzahl der im Diagramm enthaltenen Kreuzungen zwischen zwei einfachen Linien (im Diagramm mit "Samenfeste Kreuzungen" bezeichnet) beträgt 75. Auswertung Kreuzungsarbeiten 13 65 6 55 5 Anzahl Körner pro Ähre 45 4 SE F1er Mittelwert (SE F1er) Samenfeste Kreuzungen Mittelwert (Samenfeste Kreuzungen) 35 3 5 15 1 5 1 3 4 5 6 7 8 9 1 11 1 13 14 Anzahl Tage zwischen Bestäubung und Kastration Der durchschnittliche Körnerertrag lag bei den SE F1er höher als bei den Einfachkreuzungen. Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, wurde die Bestäubung bei den SE F1er oft später durchgeführt. Weitere Rückschlüsse lässt diese Tatsache aber nicht zu, weil kein Vergleich mit Einfachkreuzungen zu diesem Zeitpunkten gezogen werden kann. Seite

Beschreibung der "Sonstigen Versuche" Um begleitend zu den Varianten 1 und die Ergebnisse nochmals zu "untermauern" wurden während des Versuches noch die "sonstigen Versuche" durchgeführt. Zum einen wurden an zwei Haupttrieben die Ähren zu einem sehr späten Zeitpunkt der morphologischen Entwicklung kastriert. Die Ähre war nicht noch zu einem Drittel im Halm, sondern war bereits voll geschoben. Die Staubbeutel waren bereits etwas von der Basis angehoben. Bei einer Ähre waren die Staubbeutel noch grünlich. Hier kamen keine Kreuzungskörner zustande. Bei der anderen Ähre waren die Staubbeutel allerdings schon gelblich, zum Teil trat Pollen aus. Hier kamen 14 Kreuzungskörner zustande. Zum anderen wurden zwei Nebentriebe sofort nach der Kastration mit einem reifem Pollen aus der Parzelle bestäubt. Bei einer Ähre ergaben sich hier keine Kreuzungskörner, bei der anderen Ähre kamen lediglich zwei Kreuzungskörner zustande. Tabelle "sonstige Versuche" Nr. der Ähre Kastriert am Kastrierer Bestäubt am Bestäuber Dauer in Tage Parzelle Pollen Elter Anzahl Kreuzungskörner pro Ähre Bemerkungen 1. Versuche an Haupttrieben Ziel des Versuchs ist es, herauszufinden, ab welchem Zeitpunkt die Weizenpflanze sich selbst bestäubt. Hierzu habe ich einen Haupttrieb ausgewählt, die Ähre war bereits weit entwickelt und bereits vollständig aus dem Fahenblatt heraus. Die Ähren Nr. 33. und 34 wurden somit am 4.5.14 kastriert, nicht mit einem fremden Pollenelter bestäubt und mit einer Tüte vor fremder und ungewollter Bestäubung geschützt. 33 4.5.14 keine - - - 14 Staubbeutel bereits gelblich 34 4.5.14 keine - - - Staubbeutel noch grün Somit kann davon ausgegangen werden, dass wenn die Staubbeutel sich gelblich färben, die Befruchtungsfähigkeit einsetzt und auch die Pollen zur Selbstbefruchtung ausgeschüttet werden!. Versuche an Nebentrieben Ziel dieses Versuches ist es, herauszufinden, ob die Ähre bereits zum Zeitpunkt der Kastration sich in einem bestäubungsfähigen Zustand befindet. Hierzu habe ich zwei Nebentriebe ausgewählt, welche die Nr. 35 und 36 haben. Die Ähren wurden am 4.5.14 kastriert, und direkt nach der Kastration mit einem reifen Pollen aus der Parzlle bestäubt. Der Zustand der ausgewählten Ähren war wie die anderen Ähren bei der Kreuzungsarbeit, d. h. Zu ca. /3 aus dem Fahnenblatt herausgetreten. Die Staubbeutel waren noch vollkommen grün. Diese wurden entfernt, d. h. Die Ähren wurden kastriert. Ergebnis: Nur zwei Kreuzungskörner, d. h. Es kann davon ausgegangen werden, dass zum Zeitpunkt der Kastration sich die Ähren noch nicht in einem Zustand befinden, in dem die Narbe den Pollen aufnehmen kann und eine Befruchtung stattfindet! Man kann darauf auch schließen, dass der reife Pollen nur ca. drei bis vier Tage lebendig ist. 35 4.5.14 4.5.14 direkt nach kastrieren bestäubt 36 4.5.14 4.5.14 direkt nach kastrieren bestäubt Seite 1

Zusammenfassung der Ergebnisse Kombiniert man die durchgeführten Beobachtungen mit den Resultaten aus den Tabellen und Diagrammen, so kommt man zu folgenden Ergebnissen: 1. Anhand der erhaltenen Kreuzungskörner kann gesagt werden, dass sich Haupttriebe besser zur Kreuzungsarbeit eignen als Nebentriebe, da hier eindeutig mehr Körner erzielt werden. Dies ist aus dem angefertigten Diagramm auf der Seite abzulesen. Es ergaben sich 36 Körner im Durchschnitt bei den Haupttrieben. Bei den Nebentrieben ergaben sich dagegen nur 6 Körner im Schnitt.. Die bestäubten Blütchen unterscheiden sich eindeutig von den kastrierten, nicht bestäubten Blütchen. Während die Fruchtknoten der bestäubten Blütchen in die Länge wachsen, bleiben die Fruchtknoten der kastrierten, nichtbestäubten Blütchen eher rund bzw. wirken wie plattgedrückt. Die Fiedern der bestäubten Blütchen entwickeln sich zurück und werden kleiner, währen die Fiedern der kastrierten Blütchen bis zu 1 Tage noch sehr frisch und vital wirken. Nach diesem Zeitraum verlieren die kastrierten nicht bestäubten Blüten an Vitalität und trocknen ein. Die Farbe verändert sich dann ins bräunliche. 3. Der optimale Zeitpunkt für die Bestäubung, um möglichst viele Kreuzungskörner zu erhalten lag bei meinem Versuch zwischen dem vierten und dem sechsten Tag. D. h. morphologisch betrachtet waren an diesen Tagen die Fiedern am meisten ausgeprägt und entfaltet. Weiterhin wechselte hier die Farbe der Staubbeutel der unbehandelten Vergleichsähre (Variante 1) von grün zu gelblich und die Staubbeutel befanden sich nicht mehr an der Basis des Fruchtknotens, sondern wurden bereits in die Höhe gehoben. Dies deckt sich auch mit den beiden "sonstigen" Versuchen. Es kann somit mit Sicherheit darauf geschlossen werden, dass die Befruchtungsfähigkeit an der Entwicklung der Staubbeutel abgelesen werden kann. 4. Ist die Narbe bestäubt, bilden sich die Fiedern schnell zurück. Bei einer unbestäubten Narbe bleiben die Fiedern groß und vital und der gesamte Fruchtknoten entwickelt sich nicht wie bei einer bestäubten Narbe in die Länge, sondern bleibt eher rundlicher und wirkt wie plattgedrückt. Dies ist auf den Fotos Abbildung Nr. 8 und 9 zu sehen. Seite

Literaturverzeichnis/Quellen Das Bild auf dem Deckblatt, sowie das Blütendiagramm und die allgemeine Beschreibung des Weizens und Botanik entstammen von Wikipedia Der Entwicklungsverlauf des Weizens in Bildern entstammt der Internetseite von www.proplanta.de. Alle weiteren Texte, Tabellen, Diagramme und Bilder wurden von mir selbst erstellt. Seite 3