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CRISPR/Cas9 in Cannabis: Die Zukunft der Gentechnologie

Was ist CRISPR?

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ist ein innovatives biotechnologisches Tool, das auf einer natürlichen Sicherheitsfunktion in Bakterien basiert. Es nutzt ein Protein namens Cas9 und eine gebundene RNA (gRNA) mit einer 17-20 Nucleotid-Sequenz, um spezifische Abschnitte von DNA zu erkennen und zu schneiden. In der Biotechnologie wird CRISPR als genetische Schere verwendet, um Gene zu modifizieren und neue Funktionen zu schaffen.

Seit wann gibt es Gen-Modifikation in Tieren und Pflanzen?

Gen-Modifikation in Tieren und Pflanzen ist keine neue Technologie. Bereits in den 1980er Jahren wurde das erste Gen in eine Pflanzenzelle eingefügt. Seitdem hat sich die Technologie weiterentwickelt und es ist möglich geworden, gezielt Gene zu verändern, um gewünschte Eigenschaften wie Widerstandsfähigkeit gegen Schädlinge oder höhere Erträge zu erreichen.

Wie funktioniert CRISPR in Pflanzen?

Mit CRISPR/Cas9 kann man gezielt Gene in Pflanzen schneiden und so bestimmte Eigenschaften verändern. Dazu wird das CRISPR/Cas9-System in die Pflanzenzelle eingebracht, wo es das gewünschte Gen findet und es schneidet. Anschließend kann ein neues Gen eingefügt werden, das die gewünschte Eigenschaft verleiht. Die Modifikation wird dann auf die Nachkommen übertragen.

Diagramm vomCRISPR Prozess

Quelle: Crisprtx.com

Welche Firmen arbeiten bereits mit CRISPR in der Cannabis-Industrie?

Einige Unternehmen, die im Cannabis-Sektor tätig sind, setzen bereits CRISPR ein. Zu diesen gehören:

  • Ebbu: Dieses Unternehmen, das 2018 von Canopy Growth Corp. übernommen wurde, war eines der ersten, das CRISPR verwendete, um Single-Cannabinoid-Stämme herzustellen.
  • Sunrise Genetics: Im Jahr 2018 schaffte es Sunrise Genetics, das Genom von Cannabis zu entschlüsseln.
  • CanBreed: Seit 2017 ist CanBreed, ein israelisches Unternehmen für genetisches Saatgut, Teil der Cannabis-Branche. In 2020 hat es ein CRISPR/Cas9-Patent erworben und ist damit das erste Unternehmen, das eine CRISPR-Lizenz in der Branche hat.

Wie kann CRISPR in Bezug auf Cannabiszucht/Saatgut helfen?

  • Steigerung der Qualität: Mit CRISPR können bestimmte Gene in Cannabispflanzen modifiziert werden, um die Konzentration von THC oder CBD zu erhöhen oder um unerwünschte Eigenschaften wie den Geruch zu verringern.
  • Erhöhung der Erträge: Durch die Veränderung von Genen, die für das Wachstum und die Blüte von Pflanzen verantwortlich sind, kann man die Erträge erhöhen.
  • Schädlingsresistenz: CRISPR kann genutzt werden, um Gene hinzuzufügen, die die Pflanzen widerstandsfähiger gegen Schädlinge und Krankheiten machen.
  • Verbesserung der Anbaubedingungen: Mit CRISPR kann man Gene hinzufügen, die es den Pflanzen ermöglichen, besser mit widrigen Klimabedingungen wie Trockenheit oder Überflutungen umzugehen.
  • Standardisierung des Saatguts: Mit CRISPR kann man das Saatgut so standardisieren, dass es konsistente Eigenschaften aufweist und somit für die Landwirtschaft und den Anbau von Cannabispflanzen wertvoll ist.

In der Cannabis-Industrie bietet CRISPR somit große Möglichkeiten, um die Qualität und Effizienz des Anbaus zu verbessern.

Ob das einsetzen von CRISPR „ethisch korrekt“ ist, darüber streiten sich die Geister. Fakt ist aber, dass das US-Landwirtschaftsministerium 2018 ankündigte, dass es CRISPR-modifizierte Pflanzen nicht regulieren werde, solange die Modifikationen mit verwandter Pflanzen-DNA vorgenommen werden.

Diese Ankündigung hat den Weg für weitere Forschung und Anwendung von CRISPR in der Landwirtschaft und in der Pflanzenzüchtung geebnet.

Zusammenfassend ist CRISPR/Cas9 ein mächtiges Werkzeug in der Biotechnologie, das es Wissenschaftlern ermöglicht, Gene gezielt zu verändern und so neue Eigenschaften in Pflanzen und Tieren zu schaffen. Dies hat die Möglichkeit, die Landwirtschaft und Pflanzenzüchtung zu revolutionieren und die Lebensbedingungen und Ernährungssicherheit weltweit zu verbessern.

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Hermaphroditen – Herkunft, Auswirkungen und was die Zukunft bringt

Hermaphrodit Pflanzen sind natürlich und gehören zum Kultivieren von Cannabis dazu, auch wenn es bei vielen ein unangenehmes Thema ist. Doch ist ihr Ruf wirklich so schlimm?

Es ist nicht wissenschaftlich belegt, dass Hermaphroditismus bei Cannabispflanzen ein negatives Merkmal ist. Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass Hermaphroditismus auch Nachteile haben kann, wie das Weitergeben von fehlerhaften DNA-Sequenzen, Instabilität oder Krankheiten.

Letztendlich hängt es von den Zuchtzielen und den spezifischen Anforderungen eines Züchters ab, ob Hermaphroditismus als positiv oder negativ bewertet wird.

Ursprung und Gründe von Hermaphroditen

Es ist nicht zu vernachlässigen, dass wenn Hermaphrodit Merkmale in einer Zucht übersehen werden, diese sich später deutlich bemerkbar machen können. Oftmals sind Hermaphrodit Merkmale auch gar nicht in jeder Generation vorzufinden und können zudem viele Hintergründe haben.

  • Ältere Gen-Informationen aus früherer Zeit, als Pflanzen noch einhäusig waren.

  • Zellteilungsfehler durch Hormonschwankungen oder Signal-Unterbrüche.

  • Meiose-Fehler, bei denen sich Chromosomen nicht korrekt teilen und fehlerhafte Pollenkörner die weibliche Pflanze bestäubt haben. (Meiose: „Reifeteilung“ – der Prozess, bei denen sich männliche und weibliche Gene in einer neuen Generation zufällig vermischen)

Nicht jeder Hermaphrodit ist gleich.

Low Herm: Eine Pflanze welche gelegentlich durch Stress eine/n Banane/Pollensack ausbildet oder immer wieder an fast der gleichen Stelle, zum Beispiel am untersten Trieb.

Mittlerer Hermaphrodit
Median Herm: Eine Samenpflanze, welche im ersten Durchlauf mehrere oder vereinzelte Pollensäcke unter jeder Blüte oder Internodium (auch Blattachse genannt) bildet. 

Auch Klone, welche von dieser Pflanze genommen wurden, zeigen dieselben Eigenschaften oder geringer, indem sie nur vereinzelt Pollensäcke ausbildet, aber nicht mehr an jeder Blüte/Trieb.

Starker Hermaphrodit
Strong Herm: Eine Pflanze, welche offensichtlich beide Geschlechtsmerkmale ausbildet. Es sind deutlich am obersten Trieb (Headbud) die Ausbildung von männlichen Pollensäcken zu erkennen sowie weiße Härchen (auch Pistills oder Stigma genannt, die aus der Calyx wachsen) welche die weiblichen Pflanzen ausbilden, um den Pollen einzufangen und ihr Überleben zu sichern.

Wer sich mit der Cannabis Kultur in Tiefe beschäftigt, wird zu ähnlichen Erkenntnissen kommen. Wirft man einen Blick nach Afghanistan oder Pakistan oder auf die marokkanischen Felder, so ist auch dort oftmals ein stark auftretender Hermaphrodit in der Mitte des Feldes vorzufinden. Oftmals bilden diese an der unteren Hälfte sämtliche männlichen Pollensäcke aus, die den oberen Teil der Pflanze bestäuben, da es dort weibliche Merkmale ausprägt, welche den Pollen einfangen und neues Saatgut produzieren, um, wie weiter oben erwähnt, ihr Überleben zu sichern. Auch in den Strain Hunter Folgen von Greenhouse Seeds kann dies beobachtet werden.

Auswirkungen von Hermaphroditen

In der heutigen Cannabiswelt, wo es oftmals nur um „Bag Appeal“ oder den nächsten Hype geht, wird oftmals vergessen, dass die meisten Sorten starke Poly-Hybride sind. Diese haben oftmals solch lange Stammbäume, dass man auf seedfinder.eu zweimal scrollen muss, um am Ende anzukommen.

Auch wir haben natürlich probiert, mit solcher Genetik zu arbeiten. Manche Sorten waren stabil genug, während andere komplett instabil waren. Hier waren keine Unterschiede zwischen neuen High Class Brands oder alten Züchtern zu erkennen. Hermaphrodit Pflanzen traten so gut wie überall auf, aber auch gute Phänotypen, welche das Potenzial hatten, sie mehrfach zu kultivieren und etwas Neues mit ihnen zu kreieren.

Genau deshalb predigen wir immer wieder, seine Genetik bestmöglich kennenzulernen, bevor man mit dieser weiterarbeitet. Oftmals sind mehrere Durchgänge sowie verschiedene Jahreszeiten mit unterschiedlichen Bedingungen nötig, um die Stabilität seiner Genetik genauestens herauszufinden.

Die Zukunft von Hermaphroditen

In der Zukunft werden sogenannte „Phenohunt(s)“ mit hoher Wahrscheinlichkeit im Labor stattfinden. Dafür benötigt man lediglich einen Bruchteil einer DNA Sequenz, um den genetischen Code und die daraus resultierende Pflanze zu reproduzieren. Solche DNA Sequenzen können auf verschiedenste Eigenschaften wie Wachstum, Resistenz oder Geschmack untersucht werden.

Man spricht hier auch von „Marker-assisted breeding“ was eine neue Form der Selektion ist.

Marker-assisted breeding (MAB) ist eine moderne Methode der Pflanzenzüchtung, bei der genetische Marker verwendet werden, um bestimmte Eigenschaften in den Pflanzen zu identifizieren und zu übertragen. Es ist eine präzisere und effizientere Methode als die traditionelle Züchtung und ermöglicht es Züchtern, spezifische Merkmale schneller und mit höherer Wahrscheinlichkeit zu erreichen.

MAB wird durch den Einsatz von DNA-Markern unterstützt, die spezifische Gene identifizieren, die für bestimmte Eigenschaften wie Pflanzenhöhe, Ertrag und Krankheitsresistenz verantwortlich sind. Züchter können die Pflanzen auf diese Marker testen, um diejenigen auszuwählen, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen. Dies beschleunigt den Züchtungsprozess und führt zu hochwertigeren Ergebnissen.

Unerwünschte Eigenschaften oder Merkmale, welche durch frühere Genetik vererbt worden sind, könnten durch CRISPR/Cas9 repariert, ersetzt oder sogar weiter manipuliert werden.

Falls dich diese Themen interessieren, ließ hier gerne weiter: CRISPR/Cas9 in Cannabis: Die Zukunft der Gentechnologie

Bis zum nächsten mal.

In Liebe,
Grandma

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Wofür steht F1, S1, BX1 & IBL

„F1“, „IBL“, „BX“ und „S1“ sind Begriffe, die in der Cannabis-Züchtung verwendet werden, um verschiedene Generationen von Cannabis-Sorten zu beschreiben. Hier sind die wichtigsten Unterschiede:

F1

F1 steht für „First Hybrid Generation“. Es handelt sich um die erste Generation, die aus einer Kreuzung zwischen zwei verschiedenen Elternpflanzen entsteht. Oftmals zeigen F1 Hybrid Pflanzen deutliche Eigenschaften der bestäubten Mutterpflanze sowohl leichte bis mittelmäßig starken Eigenschaften des Vaters (Pollenspender). Man spricht hier auch von Dominant und Rezessiv(en) Eigenschaften.

Züchtet man daraufhin eine F2 Generation, indem man eine weibliche F1 Pflanze mit einer männlichen F1 Pflanze aus derselben Charge kreuzt, so fällt die Vielfalt der unterschiedlichen Eigenschaften und Merkmale schon deutlich größer aus. Auch Krankheitsmerkmale aus früheren Generationen werden deutlich sichtbarer. Daher wird es ab diesem Zeitpunkt immer wichtiger, besonders gründlich zu selektieren. Um sich Generation für Generation bis zur Inzuchtlinie (IBL) vorzuarbeiten, sollte man ein genaues Ziel vor Augen haben, auf das man in Bezug auf Wachstum, Resistenz, Geschmack und Wirkung hinarbeitet.

In der heutigen Cannabis Welt wo viel durcheinander gekreuzt wird und die meisten Sorten bereits Hybride sind, fällt uns immer wieder auf, dass gewisse Züchter immer wieder von F1 sprechen, ohne den Stammbaum beider Elternpaare genauestens analysiert zu haben.

Innerhalb der Cannabis-Bubble setzt eine echte F1 voraus, dass sich im Stammbaum beider Elternpaare keine gleichen Sorten aus vorherigen Generationen überschneiden. Sollte also die Weibliche Mutterpflanze und das dazugehörige Männchen, beide eine Skunk #1 in ihrem Lebenslauf aufweisen, so handelt es sich bei dieser Hybrid Kreuzung um keine F1 Genetik!

Außerhalb der Cannabis-Bubble, also in der Landwirtschaft, welche reguliert ist, wird von F1 Hybrid Sorten gesprochen, sobald ein sogenannter Heterosis Effekt erzielt wurde. Dies passiert, wenn man zwei Parent (Eltern) Linien, welche im besten Fall keine gleichen Stammbäume besitzen und welche ca. achtmal mit sich selbst gekreuzt wurden. Wir sprechen hier von einem „Selfing“ (Weiblich/Reversed) und keiner regulären (Männlich/Weiblich) Bestäubung.

Der Selfing Prozess (S1) wird weiter unten von uns genauer erläutert.

Wiederholt man diesen Prozess bis zu achtmal (S8), so liegen beide Elternpaare genetisch betrachtet so weit auseinander, dass beim Kreuzen dieser beiden Eltern ein sogenannter Heterosis Effekt eintritt, welcher die Pflanze noch größer, stärker und stabiler erscheinen lässt.

Siehe auch: CRISPR/Cas9 in Cannabis: Die Zukunft der Gentechnologie

IBL

IBL steht für „Inbred Line“. Es handelt sich um Samen, die aus einer stabilen und inbrüdrigen Linie von Elternpflanzen stammen. Hierbei kann ein Züchter bei jeder Generation (F1, F2, F3, usw.) sein am meisten ansprechendes Weibchen so wie Männchen auswählen und diese miteinander kreuzen, um sich Generation für Generation durchzuarbeiten und gewisse positive Eigenschaften zu verstärken und ggf. negative Eigenschaften zu mindern. IBL-Pflanzen zeigen weniger genetische Variabilität und sind in der Regel robust und widerstandsfähig. Oftmals wird ab der achten Generation (F8) von einer Inzucht Linie (IBL) gesprochen, da diese Sorte so oft mit seinen eigenen Geschwistern gepaart wurde, anstatt mit anderen Genotypen, welche einen komplett anderen Stammbaum besitzen.

Siehe auch: Genotyp vs. Phänotyp – Was ist der Unterschied?

Wer ein wirklich ernsthaftes IBL Projekt anstrebt sollte bereits ab der ersten F1 Generation darauf achten, dass beide Elternpaare oder zumindest eines der beiden, bereits aus einer stabilen Inbreed Line stammt. Dies erhöht zumindest die Chance, dass bereits schlechte Eigenschaften, aus dieser Genetik herausgezüchtet wurden. Hier sollten wiederum Seiten wie seedfinder.eu zur Hilfe genommen werden, um genauestens die Stammbäume und Geschichten der einzelnen Sorten zu Recherchieren. Viele Samenbanken kreuzen heutzutage wahllos zwei Hybride miteinander und werfen diese als „stabile F1 Genetik“ auf den Retail Markt. Ob diese Genetik wirklich so stabil ist, darüber lässt sich streiten. Dies hängt mit Sicherheit je nach Züchter und dessen Selektion von ab. Auch eine Poly-Hybrid Genetik kann sehr interessante Eigenschaften aufweisen. Einige der bekanntesten Sorten stammen zum Teil sogar aus einer Hermaphrodit/Zwitter Bestäubung oder so genannten Bagseeds.

Siehe auch: Hermaphroditen – Herkunft, Auswirkungen und was die Zukunft bringt

BX

BX steht für „Backcross“. Es handelt sich um eine Methode, bei der eine Hybride mit einer ihrer Elternpflanzen gekreuzt wird (selbes Männchen, welches bei der ersten Bestäubung gedient hat, um die Hybride zu erstellen), um bestimmte gewünschte Eigenschaften zu erhalten oder zu verbessern. BX-Samen haben in der Regel eine gute Kombination aus Stabilität und gewünschten Eigenschaften.

Es gibt unterschiedlichste Methoden der Rückkreuzung. Die beliebteste ist allerdings wie oben beschrieben, in der immer wieder dieselbe männliche Pflanze genommen wird und mit einer weiblichen Pflanze aus der ersten Generation oder aus der bereits erfolgreichen Rückkreuzung erneut zusammengebracht wird, um wieder neue Samen zu produzieren.

Bei unserer Critical Cake (Wedding Cake x Critical Kush) Kreuzung haben wir zwei Rückkreuzungen vorgenommen. Die erste war mit der Critical Cake #1 welche wiederum mit demselben Critical Kush Männchen bestäubt wurde, wie auch die Wedding Cake aus der die Critical Cake entstanden ist. Die daraus entstandene Sorte haben wir Grandma’s OG genannt, da sie für uns deutliche OG charakteristische Züge zeigte.

Eine weitere Rückkreuzung wurde mit unserer Critical Cake #7 vorgenommen. Dieser Phänotyp wies Eigenschaften beider Elternpaare auf. Sie hat ein schnelles Wachstum, bildet schöne dicke Blüten aus, die sich zur Ernte hin Lila färben und ein beerenartiges Kuchenaroma besitzen. Da es unser Ziel war, den Geschmack der Wedding Cake mit dem Blütenwachstum der Critical Kush zusammenzubekommen, erwies sich diese Rückkreuzung als erfolgreich und sie wurde zu unserer offiziellen Critical Cake BX1.

S1

S1 steht für „Selfed“ oder „Self Pollination“. Es handelt sich um eine Methode, bei der ein bestimmter weiblicher Phänotyp ausgewählt wird, um die nächste Generation von Samen zu produzieren. Die Methode der S1-Produktion beinhaltet oft die Verwendung von Stressbedingungen, wie z.B. chemischen Behandlungen (STS Spray) oder Lichtmanipulation, um die Pflanze dazu zu bringen, männliche Geschlechtsmerkmale zu entwickeln, damit sie sich selbst bestäuben kann oder eine andere Pflanze, welche nicht stressbedingt behandelt wurde und somit als Empfänger des Pollens dient.

Siehe auch: Unterschiede zwischen Regulären, Feminsierten und Automatischen Saatgut

S1-Samen bilden in der Regel nur weibliche Pflanzen aus und können zudem auch einzigartige Eigenschaften aufweisen, die nicht in anderen Generationen vorhanden sind. Da es sich allerdings um Gene-manipuliertes Saatgut handelt, könnte auch die Anzahl an Hermaphroditen erhöht werden.

Wichtig zu beachten ist, dass diese Begriffe nicht standardisiert sind und von Züchter zu Züchter unterschiedlich verwendet werden können. Es ist daher wichtig, die spezifischen Merkmale und Eigenschaften der Hanfsamen sorgfältig zu untersuchen, bevor man sie kauft.

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