Was im Samen schon feststeht – und was nicht

Ein Samenkorn trägt schon ein Geschlechtschromosomen-Paar in sich, X und noch ein X, oder X und Y. In diesem einen Punkt ist die Sache tatsächlich entschieden, bevor die erste Wurzel überhaupt austreibt.

Was danach kommt, ist komplizierter als gedacht. Die Architektur dieses Systems ist inzwischen gut vermessen. Der Schalter, der aus der Anlage am Ende männlich oder weiblich macht, ist es nicht.

Was im Samen feststeht

Cannabis ist zweihäusig und hat, ähnlich wie beim Menschen, ein X/Y-System: Genetisch weibliche Pflanzen tragen zwei X-Chromosomen, genetisch männliche eines von jeder Sorte.

2020 wurde dieses System erstmals genauer durchleuchtet. Eine Forschungsgruppe sequenzierte die RNA einer Cannabis-Familie – zwei Elternpflanzen und zehn Nachkommen beiderlei Geschlechts – und prüfte für jedes einzelne Gen, ob es zusammen mit dem Geschlecht vererbt wird. Von rund 12.000 auswertbaren Genen erwiesen sich 565 als geschlechtsgekoppelt. ¹ Als Nebenbefund zeigte sich außerdem: Ausgerechnet das größte Chromosomenpaar der Pflanze ist dieses Geschlechtschromosomenpaar. ¹

Für dich als Grower ist vor allem wichtig, dass diese Ausstattung mit der Befruchtung feststeht. Kein Licht, kein Dünger und kein noch so cleverer Trick ändert im Nachhinein, ob ein Same X oder Y mitbekommen hat.

Warum es kein einzelnes Geschlechts-Gen gibt

Interessant wird es, wenn man sich anschaut, wie wenig sich X und Y austauschen. Bei der Bildung von Pollen und Eizellen tauschen Chromosomenpaare normalerweise Abschnitte untereinander aus, das nennt man Rekombination. Bei Cannabis passiert das auf dem Geschlechtschromosomenpaar über weite Strecken nicht: Rund 70 Prozent seiner Länge rekombinieren nicht – auf dem größten Chromosom allein gemessen sogar 72,5 Prozent. ¹ Nur ein schmaler Randbereich, die sogenannte pseudoautosomale Region, verhält sich wie ein gewöhnliches Chromosomenpaar und tauscht noch aus.

Das Y-Chromosom hat dabei sichtlich gelitten: Ein großer Teil der Gene, die auf dem X noch vorhanden sind, fehlt auf dem Y-Gegenstück oder ist dort kaum noch aktiv – nach dieser Studie sind das schätzungsweise rund 70 Prozent der ursprünglich vorhandenen Y-Gene. ¹ Zusammen mit dem Alter, das sich aus den Erbgutunterschieden zwischen X und Y grob abschätzen lässt (grob zwölf bis knapp dreißig Millionen Jahre, je nach Rechenmethode), gehört das Cannabis-System damit zu den am stärksten degenerierten und vermutlich ältesten bekannten Geschlechtschromosomen-Systemen im Pflanzenreich. ¹

Bei all dieser Detailkenntnis über die Architektur hat die Studie aber kein einzelnes Gen benannt, das den Ausschlag zwischen männlich und weiblich gibt. Sie hat die Chromosomen kartiert, aber nicht den Mechanismus gefunden, der auf ihnen sitzt.

Das ist ein Negativbefund, keine endgültige Antwort. Er bedeutet nicht, dass es so ein Gen nicht gibt, nur dass es bislang niemand gefunden hat, obwohl gezielt danach gesucht wurde. Wer dir erklärt, genau zu wissen, welches Gen das Geschlecht auslöst und wie man darauf gezielt Einfluss nimmt, weiß offenbar mehr, als die veröffentlichte Forschung hergibt. Das ist ein guter Moment, um dich an Frage 1 aus Wie man eine Zuchtbehauptung prüft zu erinnern: Woher will jemand das eigentlich wissen?

Auch die Blütezeit kann feststehen

Damit nicht der Eindruck entsteht, bei Cannabis ließe sich grundsätzlich kein Merkmal auf ein einzelnes Gen zurückführen: Bei anderen Eigenschaften ist die Forschung schon weiter. Für die Blütezeit zum Beispiel ist ein Genort namens Autoflower1 klar benannt und kartiert. Er liegt auf Chromosom 1 und wird rezessiv vererbt. ²

Der Unterschied zeigt, worum es eigentlich geht: Nicht jede Eigenschaft ist gleich gut erforscht, und manche Merkmale verraten sich leichter als andere. Beim Geschlecht kennen wir die Bühne inzwischen sehr genau, aber nicht den Hauptdarsteller. Bei der Blütezeit kennen wir bei manchen Genorten inzwischen beides.

Was dagegen nicht feststeht

Die genetische Anlage ist die eine Hälfte der Geschichte. Was am Ende tatsächlich aus einer Pflanze wird, ist die andere – und die steht eben nicht schon im Samen.

Genetisch weiblich zu sein, ist zum Beispiel keine Garantie dafür, während der ganzen Kultur nur weibliche Blüten zu zeigen. Unter bestimmten Umständen bilden auch genetisch weibliche Pflanzen einzelne männliche Blüten. Das ist ein eigenes, gut dokumentiertes Thema mit eigenen Zahlen, das der Artikel Zwitter: was wirklich bekannt ist ausführlich behandelt.

Dasselbe Prinzip gilt für die übrige Streuung, die du aus einer Tüte Samen kennst: unterschiedliche Höhe, unterschiedlicher Geruch, unterschiedlicher Blütezeitpunkt zwischen Geschwistern derselben Sorte. Woher diese Unterschiede stammen und warum sie bei Samen größer ausfallen als bei Klonen, erklärt der Artikel Warum zwei Samen derselben Sorte verschieden werden.

Was das für deinen Grow heißt

Aus alldem lassen sich ein paar nüchterne Schlüsse ziehen, ohne dass wir etwas dazuerfinden müssen.

Das Geschlecht deiner Pflanze ist entschieden, sobald der Same befruchtet wurde – lange bevor du ihn in die Erde steckst. Kein Zusatzmittel und keine Behandlungsroutine kann daran im Nachhinein etwas ändern, egal was dir jemand verkaufen möchte.

Trotzdem lohnt sich die regelmäßige Kontrolle während der Blüte weiterhin, denn die Anlage ist nicht dasselbe wie das, was du am Ende tatsächlich in der Pflanze siehst. Wie stark Umweltfaktoren dabei mitspielen, liest du im Zwitter-Artikel nach.

Das lässt sich auch auf andere Merkmale übertragen, nicht nur auf das Geschlecht. Der Same legt fest, was bei einer Pflanze grundsätzlich möglich ist. Was davon am Ende tatsächlich eintritt, hängt von mehr ab als von der Erbanlage allein, und dazu gehört einiges mehr als eine einzelne Zahl auf einem Chromosom.

Quellen

1. Prentout, D., Razumova, O., Rhoné, B., Badouin, H., Henri, H., Feng, C., Käfer, J., Karlov, G. & Marais, G.A.B. (2020). An efficient RNA-seq-based segregation analysis identifies the sex chromosomes of Cannabis sativa. Genome Research, 30(2), 164–172. doi.org/10.1101/gr.251207.119
2. Toth, J.A., Stack, G.M., Carlson, C.H. & Smart, L.B. (2022). Identification and mapping of major-effect flowering time loci Autoflower1 and Early1 in Cannabis sativa L. Frontiers in Plant Science, 13, 991680. doi.org/10.3389/fpls.2022.991680