Die In-vitro-Vermehrung als moderne Lösung in der Jungpflanzenproduktion

Dadurch können wir jede Mutterpflanze intensiv betreuen und ihren phytosanitären Status durch regelmäßige Untersuchungen auf wichtige pilzliche, bakterielle und virale Krankheitserreger absichern. Die Auswahl der Mutterpflanzen erfolgt auf den Züchtungs- und Selektionsfeldern von Lubera in der Schweiz. Nach der Überführung nach Strullendorf werden die Pflanzen getestet und zusätzlich pomologisch überprüft, um die Sortenechtheit auch langfristig sicherzustellen.

Die Schwesterpflanze 

Von den Mutterpflanzen wird über Wurzelschnittlinge eine kleine Anzahl sogenannter Schwesterpflanzen aufgebaut. Diese dienen ausschließlich dazu, möglichst juveniles Pflanzenmaterial für die Etablierung neuer In-vitro-Kulturen bereitzustellen.

Dafür werden die Pflanzen im zeitigen Frühjahr unter kontrollierten Bedingungen im Gewächshaus angetrieben. Die ursprünglichen Mutterpflanzen bleiben für weitere Kontrollen und Sortenprüfungen erhalten

Etablierung der In Vitro-Kulturen 

Für die Etablierung werden bei Himbeeren in der Regel die Meristeme frischer Frühjahrstriebe verwendet. Die jungen Triebe werden im Labor in einzelne Nodien geschnitten und anschließend sterilisiert. Dies ist notwendig, da eine erfolgreiche In-vitro-Kultur vollständig keimfreies Pflanzenmaterial voraussetzt. Bereits geringe Verunreinigungen durch Pilze oder Bakterien können ganze Kulturansätze gefährden.

Entfernung von anhaftenden Pilzen und Bakterien durch Sterilisation

Die Wahl von Konzentration und Einwirkzeit der Sterilisationslösung ist immer ein Balanceakt. Einerseits müssen Mikroorganismen zuverlässig entfernt werden, andererseits darf das empfindliche Pflanzengewebe nicht geschädigt werden.

Als Desinfektionsmittel wird meist Natriumhypochlorit eingesetzt. Nach der Behandlung wird das Pflanzenmaterial gründlich gespült, damit keine Rückstände zurückbleiben, die den Austrieb oder die weitere Entwicklung beeinträchtigen könnten.

Ganze Nodien oder präparierte Achselknospen?

Für die Etablierung können entweder ganze Nodien oder präparierte Achselknospen verwendet werden. Welche Methode zum Einsatz kommt, hängt von der jeweiligen Sorte und den bisherigen Erfahrungen ab. Bei der Präparation werden die äußeren Gewebeschichten unter dem Mikroskop entfernt, sodass das eigentliche Meristem freigelegt wird.

Durch regelmäßige Kontrollen der neuen Startkulturen wird sichergestellt, dass mögliche Infektionen frühzeitig erkannt und isoliert werden. Andernfalls könnte es bis zu einem Totalausfall kommen.

Nährmedium für Wachstum und Vermehrung

Das Nährmedium versorgt die Pflanzen mit allen notwendigen Nährstoffen, Vitaminen und Mineralstoffen. Da die jungen Pflanzen im Kulturgefäß nur eingeschränkt Photosynthese betreiben können, wird Zucker als zusätzliche Energiequelle zugesetzt.

Wachstumsregulatoren fördern die Zellteilung und die Entwicklung neuer Triebe. Durch das regelmäßige Teilen und Umsetzen der Kulturen lässt sich das Pflanzenmaterial gezielt und kontrolliert vermehren

Skalierte Produktion

Nach erfolgreicher Etablierung beginnt die eigentliche Produktionsplanung. Ausgangspunkt ist dabei der gewünschte Auslieferungstermin. Anhand der kulturspezifischen Vermehrungszyklen wird rückwärts geplant, wann welche Mengen an In-vitro-Material benötigt werden. So lassen sich Produktionskapazitäten und Liefertermine zuverlässig steuern.

Bewurzelungsphase

Bei den meisten Kulturen erfolgt die Bewurzelung in zwei Schritten. Zunächst werden die Pflanzen auf ein spezielles Medium gesetzt, das die Wurzelbildung anregt. Die eigentliche Wurzelbildung und -entwicklung findet bei den meisten Kulturen mittlerweile aber direkt im Substrat statt. Dafür werden die Pflanzen in sterile Substrat Trays umgesetzt. Spezielle Folien sorgen für eine hohe Luftfeuchtigkeit und gleichzeitig für einen kontrollierten Luftaustausch. Je nach Kultur dauert diese Phase zwischen drei Wochen bei Himbeeren und zehn Wochen bei Heidelbeeren oder bis zu 15 Wochen beim Tee.

Abhärtungsphase

Nach erfolgreicher Bewurzelung werden die Pflanzen schrittweise an die Bedingungen im Gewächshaus angepasst. Dazu werden die Schutzfolien nach und nach entfernt. Durch das zeitversetzte Entfernen der einzelnen Folien kann sich das anfangs noch weiche Zellgewebe der Blätter nach und nach verfestigen, bis die Blattstruktur so widerstandsfähig geworden ist, dass die Pflanzen gut mit den klimatischen Bedingungen im Gewächshaus zurechtkommen. Teilweise findet dieser allerletzte Schritt bereits im finalen Jungpflanzen Tray statt

Vorteile der In Vitro Kultur

- Geringer Bedarf an Mutterpflanzen
- Ganzjährige Produktionsplanung möglich – unabhängig von saisonalen Vermehrungsfenstern
- Hohe Sortenechtheit durch kontrollierte Mutterpflanzenbestände
- Einheitliche Pflanzenqualität und homogene Bestände
- Gute Skalierbarkeit bei steigender Nachfrage
- Hohe phytosanitäre Sicherheit durch regelmäßige Kontrollen und Tests

Nachteile der In Vitro Kultur 

- Hohe Investitionen in Labor- und Klimatechnik
- Hoher Qualifikationsbedarf des Personals
- Teilweise lange Vorlaufzeiten bis zur Produktionsreife neuer Kulturen
- Nicht jede Pflanzenart oder Sorte lässt sich gleichermaßen gut vermehren

Wie schnell ist die In Vitro Kultur?

Wie schnell sich eine neue Sorte über In-vitro-Kultur in die Produktion überführen lässt, hängt stark von Pflanzenart und Sorte ab. Einige Kulturen lassen sich innerhalb weniger Jahre zuverlässig skalieren, während andere deutlich längere Entwicklungs- und Optimierungsphasen benötigen.

Deshalb lässt sich die Geschwindigkeit der In-vitro-Vermehrung nicht pauschal mit anderen vegetativen Vermehrungsverfahren vergleichen.

Zeitschiene für eine einfache Kultur – am Beispiel der Himbeere (schnell und erprobt) 

Die Himbeere zählt zu den am besten etablierten Kulturen in unserem Betrieb. Dank jahrzehntelanger Erfahrung und kurzer Vermehrungszyklen lässt sich die Produktion vergleichsweise schnell skalieren.

Tabelle: Schematische Übersicht über den Skalierungsprozess einer neuen Himbeersorte.

Zeitschiene für schwierige Kultur – am Beispiel rote Johannisbeere (langsam und unerprobt) 

Die rote Johannisbeere zeigt, dass nicht jede Kultur gleich gut auf die In-vitro-Vermehrung anspricht. Hier waren mehrere Jahre Entwicklungsarbeit erforderlich, um stabile und reproduzierbare Protokolle zu entwickeln.

Bei den roten Johannisbeeren ist aktuell die Entwicklungsarbeit noch nicht abgeschlossen. Wir blicken aber positiv in Zukunft und erwarten mittelfristig eine planbare und skalierungsfähige Jungpflanzenproduktion.

Tabelle: Schematische Übersicht über den Skalierungsprozess einer gänzlich neuen Kultur – hier am Beispiel der roten Johannisbeere.

Fazit 

Die dargestellten Beispiele zeigen, dass auch die In-vitro-Vermehrung Vorlaufzeiten benötigt. Gleichzeitig ermöglicht sie jedoch eine präzise Produktionsplanung, eine hohe Pflanzenqualität und eine zuverlässige Skalierung neuer Sorten.

Im Vergleich zu anderen vegetativen Vermehrungsverfahren unterscheiden sich die zeitlichen Abläufe oft weniger stark, als vielfach angenommen wird. Entscheidend ist vielmehr, wie gut die jeweilige Kultur produktionstechnisch beherrscht wird. Oder vielleicht drücken wir es eher umgekehrt aus: Wenn dank in vitro Vermehrung eine sehr große Anzahl von Kulturen abgedeckt werden kann, macht diese die nischige Jungpflanzenkultur vieler Sorten und Arten ganz einfachviel einfacher. Ein ebenso wichtiger Unterschied liegt darin, dass nur mit einer Mutterpflanze gestartet werden kann, und man muss sich nicht zuerst auf eine große Mutterpflanzenproduktion konzentrieren.