Bestäubung als botanischer Prozess: Wie aus Pollen ein Samen entsteht

Blütenaufbau: die Ausgangslage für die Bestäubung

Cannabis ist in aller Regel zweihäusig: Männliche und weibliche Blüten sitzen auf getrennten Pflanzen. Die weibliche Einzelblüte besteht aus einem Fruchtknoten, der von einem kleinen Hüllblatt (botanisch Perigonblatt, im Growerjargon „Kelch“ oder „Calyx“) umschlossen wird. Aus ihm ragen zwei fadenförmige Narben heraus, die Pollen auffangen. Die männliche Blüte trägt dagegen Staubbeutel (Antheren), in denen der Pollen entsteht. Wie du die beiden Blütentypen unterscheidest, erklärt der Artikel Geschlecht erkennen.

Bestäubung und Befruchtung sind zwei verschiedene Schritte. Bestäubung meint nur den Transport von Pollen zur Narbe. Erst die Befruchtung verschmilzt männliche und weibliche Erbanlagen – und dazwischen liegen Pollenbildung, Pollenübertragung und das Wachstum eines Pollenschlauchs bis zur Samenanlage.

Pollenbildung: Wie aus der Blütenknospe Pollen entsteht

In den Staubbeuteln liegt Gewebe aus vielen dicht gepackten Zellen, den Mikrosporen-Mutterzellen. Jede dieser Zellen durchläuft die Meiose, eine Zellteilung, bei der Erbgut neu kombiniert und die Chromosomenzahl halbiert wird, und bildet dabei vier Mikrosporen (eine Tetrade). Eine Nährgewebeschicht im Staubbeutel, das Tapetum, versorgt die heranreifenden Mikrosporen und löst sich auf, sobald die Tetraden gebildet sind. Aus jeder Mikrospore entsteht ein zweizelliges, reifes Pollenkorn: eine Vegetativzelle, die später den Pollenschlauch bildet, und eine Generativzelle, aus der beim Auskeimen zwei Spermazellen hervorgehen.

Die Menge ist beachtlich: In einer Untersuchung an den Sorten USO31 und Finola wurden bis zu rund 477.000 Mikrosporen und Pollenkörner pro männlicher Blüte gezählt, bei einer Lebensfähigkeit von etwa 54 bis 71 %. Eine einzelne blühende männliche Pflanze produziert dadurch genug Pollen, um sehr viele weibliche Blüten zu erreichen – ein Grund, weshalb schon einzelne übersehene männliche Blüten oder Zwitterblüten eine Ernte gefährden können.

Pollenübertragung: Windbestäubung und ihre Reichweite

Cannabis wird ausschließlich vom Wind bestäubt (Anemophilie); eine Bestäubung durch Insekten ist nicht bekannt. Reife Staubbeutel öffnen sich und geben den Pollen in die Luft ab, wo er auf den klebrigen, stark vergrößerten Narbenfäden weiblicher Blüten landen kann. Wie eine Untersuchung zur Windverbreitung von Cannabis-Pollen zeigt, sinkt die Pollenmenge mit der Entfernung von der Quelle zunächst rasch, danach aber nur noch langsam weiter. Für die Saatgutvermehrung von Nutzhanf gelten deshalb in Europa und Kanada Isolationsabstände von mehreren Kilometern zwischen Feldern unterschiedlicher Sorten – eine Distanz, die eine Bestäubung technisch vollständig ausschließt, gibt es dagegen nicht.

Der Pollen bleibt dabei nicht beliebig lange keimfähig. In einer Untersuchung zur Pollenlebensdauer war die Lebensfähigkeit in den ersten drei Tagen nach dem Öffnen der Staubbeutel am höchsten und fiel danach rasch ab. Frischer Pollen aus gerade geöffneten männlichen Blüten ist daher deutlich risikoreicher als Pollen, der schon einige Tage der Luft ausgesetzt war.

Samenanlage: Vom Fruchtknoten zur befruchteten Eizelle

Im Inneren des Fruchtknotens liegt die Samenanlage (das Ovulum) – anatrop gekrümmt, mit zwei Hüllschichten (Integumenten, „bitegmisch“) und einem ausgeprägten Nucellusgewebe. Sie entwickelt sich zum Embryosack, der nach dem in Blütenpflanzen verbreiteten Polygonum-Typ aus einer einzelnen funktionsfähigen Megaspore hervorgeht und die Eizelle sowie die für die spätere Befruchtung wichtigen Polkerne enthält. Der Fruchtknoten selbst entsteht aus der basalen Verwachsung von zwei bis drei Fruchtblättern zu einer einzigen, einkammerigen Kammer. Anatomische Studien sind sich uneinig, ob dabei anfangs zwei Samenanlagen oder von Beginn an nur eine angelegt werden – am Ende bildet aber jede befruchtete Blüte genau einen reifen Samen.

Erreicht ein Pollenkorn die Narbe, keimt es aus: Die Vegetativzelle bildet einen Pollenschlauch, der durch den Griffel zur Samenanlage wächst und dort durch eine kleine Öffnung, die Mikropyle, eindringt. Dieser Weg über die Mikropyle heißt porogam. Im Schlauch wandern die beiden Spermazellen mit, die für die Befruchtung gebraucht werden.

Embryonalentwicklung: Von der Befruchtung zum fertigen Samen

Erreicht der Pollenschlauch den Embryosack, findet die für Blütenpflanzen typische doppelte Befruchtung statt: Eine Spermazelle verschmilzt mit der Eizelle zur diploiden Zygote, aus der sich der Embryo entwickelt. Die zweite Spermazelle verschmilzt mit den beiden Polkernen und bildet das Endosperm, ein Nährgewebe, das den heranwachsenden Embryo mit Reservestoffen versorgt.

Bei Cannabis ist das Endosperm zunächst nicht in einzelne Zellen unterteilt (nukleär) und wird erst zellulär, nachdem der Embryo das sogenannte Globularstadium erreicht hat – ein frühes, noch kugelförmiges Entwicklungsstadium vor der Ausbildung von Keimblättern. Am gegenüberliegenden Ende des Embryosacks bildet sich zusätzlich ein Haustorium, ein Gewebe, das Nährstoffe aus dem umliegenden Fruchtknotengewebe aufnimmt und weiterleitet. Aus den Integumenten der Samenanlage entsteht parallel dazu die Samenschale.

Äußerlich wird das Ergebnis erst nach einigen Wochen sichtbar: In einer Untersuchung an zwittrigen Blütenständen ließen sich erste ausgebildete Samen nach etwa drei bis vier Wochen unter dem Hüllblatt finden. Bis zur vollen Reife mit fester, dunkler Samenschale vergeht je nach Sorte und Anbaubedingungen deutlich mehr Zeit. Wie du reife von unreifen Samen unterscheidest, beschreibt der Artikel zu den Reifezeichen der Pflanze.

Häufige Irrtümer zur Bestäubung

• Bestäubung und Befruchtung gleichsetzen. Pollen auf der Narbe bedeutet noch keine Befruchtung. Der Pollenschlauch muss die Samenanlage erst erreichen, und nicht jedes Pollenkorn schafft das.

• Windbestäubung für unwahrscheinlich halten. Weil Cannabis keine auffälligen, insektenbestäubten Blüten hat, wird die enorme Reichweite von Windpollen leicht unterschätzt.

• Eine sichtbare Verdickung sofort als Samen deuten. Erst nach mehreren Wochen ist ein Same im Hüllblatt eindeutig zu ertasten; frühere Anzeichen sind unsicher. Mehr dazu im Artikel Ungewollte Bestäubung erkennen.

• Nur männliche Pflanzen als Pollenquelle im Blick haben. Auch genetisch weibliche Pflanzen können über Zwitterblüten Pollen bilden und sich selbst oder Nachbarpflanzen bestäuben.

• Annehmen, ein Same brauche nur wenige Tage. Von der Befruchtung bis zu einem äußerlich erkennbaren Samen vergehen typischerweise mehrere Wochen, nicht Tage.

Weitere Grundlagen zu Blütenbiologie und Samenbildung findest du in der Kategorie Bestäubung & Samenbildung.