Samen

Bevor ein Samen auszukeimen beginnt, muss er eine Reihe von Hürden meistern, die meist ökologisch bedingt sind. Wenn die Samen der Herbstblüher, wie Astern oder Chrysanthemen, noch im Herbst auskeimten, hätten sie den harten Winter vor sich. Deshalb benötigen viele Samen ein klimatisches Signal, um keimbereit zu sein. Dieses Signal sind winterliche Temperaturen um den Gefrierpunkt. Solange es so kalt ist, keimen die Samen aus physiologischen Gründen nicht aus, der Stoffwechsel kommt sozusagen nicht in Fahrt. Erst bei den im Jahresablauf folgenden milden Frühlingstemperaturen oder auch später im Sommer keimen die Samen dann gefahrlos aus.

In Trockengebieten wie Wüsten hingegen ist Wassermangel ein Keimhindernis. Um jedoch zu verhindern, dass die Samen bereits beim ersten Regenschauer auskeimen, sind die Samenschalen mit keimungshemmenden Stoffen imprägniert, die nur mit reichlich Wasser (mindestens 25 Millimeter Niederschlag) ausgewaschen werden können. Dann aber ist der Boden ausreichend durchfeuchtet, um den Pflanzen nicht nur das Keimen, sondern meist auch das Vollenden ihres Lebenszyklus zu erlauben. Weshalb aber keimen Samen in den Früchten nicht aus? Schließlich ist in einer Tomate ausreichend Feuchtigkeit vorhanden, und auch Zimmertemperatur reicht normalerweise zum Keimen aus. Gleich nach Bildung der Frucht auszukeimen, wäre natürlich sinnlos. Deshalb enthalten die Säfte in den Früchten Spuren eines Pflanzenhormons, der Abscisinsäure, die nicht nur die Winterruhe einleitet, sondern alle möglichen Aktivitäten der Pflanze bremst, so auch das Keimen. Der Gegenspieler dieses Hormons ist die Gibberellinsäure, die von den Samen unter geeigneten Bedingungen gebildet wird und das Auskeimen stimuliert.

Die Vielfalt der Anpassungen im Bereich Samenentwicklung und Samenkeimung hat nicht nur dazu geführt, dass manche Samen Lichtkeimer und andere Dunkelkeimer sind. In den Samen mancher Pflanzenarten liegen zudem noch unvollständige Embryos vor (wie bei Eschen, Taglilien oder Rosen), die sich erst unter den Bedingungen einer Samenruhe zu keimfähigen Samen entwickeln. Interessant ist auch die Strategie des Kaffeestrauches oder der australischen Seideneiche (siehe Grevillea), bei denen Ausscheidungsprodukte aus Blättern und Wurzeln das Auskeimen von Samen der eigenen Art verhindern. Das Coffein unter den Kaffeesträuchern hemmt das Keimen, und nur wenn Vögel die roten Kaffeebeeren aus dem Bereich der Mutterpflanzen wegtragen, können die ungenießbaren Samen auf „coffeinfreiem” Boden auskeimen.

Eine andere Keimstrategie findet sich bei der nordamerikanischen Zuckerkiefer oder den südafrikanischen und australischen Proteengewächsen. Hier bleiben die Samen in den Blütenständen, den Zapfen, bis zu einem Waldbrand fest eingeschlossen. Unter dem Einfluss der Hitze kohlen die Zapfen zwar an, öffnen aber langsam die dicht geschlossenen Schuppen. Die weitgehend hitzeresistenten Samen werden erst dann vom Wind herausgeblasen und mittels ihrer Fluganhängsel verbreitet, wenn das Feuer die umgebende Buschvegetation vernichtet hat und die Erde mit deren Asche gedüngt ist.

Die größten Samen hat wohl die Seychellennusspalme. Nach dem Öffnen der Fruchthülle erkennt man allerdings, dass die eigentlichen Samen viel kleiner sind als die ganze Frucht. Die kleinsten Samen dürften die der Orchideen sein. Wie feiner Staub sehen sie aus, und entsprechend zahlreich werden sie gebildet. Diese Miniaturisierung gelingt dadurch, dass dem Embryo bei der Samenentwicklung kein Endosperm, also kein Nährgewebe beigepackt wird. Deshalb gelingt die Keimung nur, wenn ein Pilz mit seinen Hyphen in den Orchideensamen einzudringen versucht. Dann beginnt der Embryo der Orchidee, den Eindringling zu absorbieren – und zwar so langsam, dass dieser sich von außen her immer wieder regenerieren kann und damit ein ausreichendes Nahrungspotential darstellt. Versuche zur künstlichen Aufzucht von Orchideen haben gezeigt, dass dies nur mit einer ausgewogenen Mischung von Vitaminen, Mineralien und Kohlenhydraten gelingt, die der Pilz demnach alle liefert. Mit der Entwicklung des ersten grünen Blättchens wird der Orchideenkeimling selbständig und kann sich selbst ernähren. Dem Pilz bleibt er aber in einer so genannten Endomykorrhiza (inneren Symbiose) lebenslang verbunden. Bei einer derart komplizierten Keimweise müssen sehr viele Samen gebildet werden, damit wenigstens einige eine Chance haben.

In den meisten Ländern ist das in der Landwirtschaft verwendete Saatgut strengen Kontrollen unterworfen; einzuhalten sind z. B. Vorschriften über Sortenreinheit und Virenfreiheit. Im Zentrum der wirtschaftlichen Diskussion steht heute oft die Frage, ob Saatgut und seine Eigenschaften patentfähig sind. Es wurde vor allem die Praxis kritisiert, hybrides, besonders leistungsfähiges Saatgut einzusetzen, das nicht einfach durch Wiederaussaat der gewonnenen Samen (etwa Mais oder Weizen), sondern nur durch gezielte Saatzucht zu erhalten ist: Diese Praxis geht mit einem Monopol weniger Saatzuchtfirmen einher. Zudem ist heute gentechnisch verändertes Saatgut in der Diskussion, dem verschiedene Qualitäten, sei es Herbizidresistenz oder Widerstandsfähigkeit gegen Schädlinge, in das Erbgut eingefügt wurden. Einerseits befürchtet man gesundheitliche Risiken und die Ausbreitung von Resistenzen auf Wildpflanzen. Andererseits werden politische Bedenken geäußert, etwa hinsichtlich der Benachteiligung der Landwirtschaft in den Entwicklungsländern.