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Das wichtigste Obst der Welt: der APFEL und seine Vielfalt

Bettina Girschick, Johanna Hofmann, Elisabeth Pober
Kontaktperson: Martin Scheuch

Abstract
Der Apfel ist nach der Banane das zweitwichtigste Obst der Welt. Es gibt sehr viele unterschiedliche Sorten, durch die Globalisierung – auch des Apfelanbaus sind alte Sorten gefährdet und drohen für immer zu verschwinden. In diesem Beispiel sollen Aspekte der genetischen und der ökologischen Vielfalt am Beispiel der Evolution des Apfels bearbeitet werden.


FACHINFO

Der Kulturapfel, Malus x domestica (ein Rosengewächs), hat eine schier unüberschaubare Anzahl an verschiedenen Apfelsorten hervorgebracht. Wo kommt der Kulturapfel her und wieso gibt´s so viele Sorten?

Apfelherkunft – Evolution ohne Mensch
Die Gattung Malus ist auf der Nordhalbkugel verbreitet und beinhaltet je nach AutorIn 30-55 Arten, die auch stark miteinander hybridisieren (sich kreuzen) können. Die meisten Arten sind in Asien beheimatet (z.B. beschränken sich 15 Arten nur auf das Gebiet von China), wenige (~5) sind in Nord-Amerika heimisch, in Mitteleuropa findet sich nur der Holzapfel (M. sylvestris), dessen Verbreitungsareal aber auch bis nach Kleinasien reicht, in Italien gibt es noch M. florentina. Unser Kulturapfel (M x domestica) hat eine asiatische Elternart namens M. sieversii, die im Altai-Gebirge (von Tadschikistan bis W-China) vorkommt, dort vor 3000-4000 Jahren in Kultur genommen wurde und an ihren natürlichen Standorten bereits als gefährdet gilt. Wesentlich für die Kultur von Äpfeln war die Kenntnis über die vegetative Vermehrung durch Pfropfung, weil über die Samen keine Stabilität der gewünschten Eigenschaften ereicht werden konnte (siehe weiter unten). Deswegen ist die Züchtungsgeschichte im Vergleich zum Getreide, in Kultur seit ca. 12.000 Jahren, auch eher kurz. Frühe Einkreuzungen in den Kulturapfel von einer weiteren Art M. orientalis gelten als gesichert, vermutete Einkreuzungen gab es von drei weiteren Arten: M. dasyphylia und M. praecox sowie in manchen Sorten auch durch den europäischen Holzapfel (M. sylvestris). So spielte der Holzapfel vielleicht bei der Werdung der Sorte Granny Smith eine Rolle. Diese Kreuzungen sind deswegen leicht möglich, weil die Anzahl der Chromosomen (n=17) in allen Arten der Gattung Malus ident sind und so fixierte Hybride begünstigt werden.

Genetische Apfelvielfalt – Evolution für den Menschen
Derzeit sind rund 7500 Apfelsorten beschrieben, in verschiedenen Institutionen sind weltweit rund 4000 als Pflanzenmaterial (Genbanken, Erhaltungspflanzungen) erfasst und so für die Züchtung und den Anbau verfügbar. Zur dieser enormen Vielfalt trägt einerseits die hohe Anzahl an Genen bei, die für die verschiedenen Eigenschaften zuständig sind. Anhand des Golden Delicious wurde das Genom 2010 entschlüsselt, mit 57.000 Genen ist es das größte bisher entschlüsselte Pflanzengenom. Der Apfel hat damit fast doppelt so viele Gene wie der Mensch (knapp 30.000). Viele dieser Gene sind Duplikationen, daraus folgt, dass Äpfel allgemein einen hohen Heterozygotiegrad haben, das heißt von einem bestimmten Gen sind verschiedene Allel-Ausprägungen vorhanden. Das ist auch der Grund, weshalb etablierte Sorten nicht über Samen vermehrt werden können, sondern nur über vegetative Vermehrung von Edelreisern auf diversen Unterlagen. Äpfel sind bis auf wenige Ausnahmen selbststeril, das heißt sie benötigen den Pollen und die Bestäubung durch ein anderes Individuum, damit überhaupt keimfähige Samen gebildet werden können. Würde man also Samen aus einem Idared-Apfel anbauen, wäre es also sehr unwahrscheinlich, dass wieder ein Idared-ähnlicher Apfel heranwächst: durch die Bestäubung durch eine andere Apfelsorte (durch die vegetative = klonale Vermehrung kommt natürlich auch kein anderer Idared-Baum als Pollenspender in Frage!) und die zufällige Aufteilung der Allele bei beiden Eltern kommen so immer neue genetische Kombinationen heraus. Also potentiell schlummert in jedem Apfelkern eine neue Sorte! Das lässt sich auch an der Werdung von einigen wichtigen Sorten zeigen. Zu weltweiter Bedeutung haben es folgende Zufallssämlinge gebracht: Red Delicious (USA, 1868), Granny Smith (Australien, 1868), McIntosh (Kanada, 1796), Golden Delicious (USA, 1890), Braeburn (Australien, 1952). Manche Sorten sind darüber hinaus triploid (können deswegen sowieso keine geregelte sexuelle Fortpflanzung mehr eingehen), diese Sorten (z.B. Jonagold, Boskoop, ) besitzen damit einen noch höheren Heterozygotiegrad als die Diploiden.

Der Wirtschaftsapfel – Agrarindustrielle Revolution durch den Menschen
Die Bedeutung des Apfels als Frischobst, Saftlieferant und zum Kochen ist sehr groß. Äpfel (71 736 938 t Weltproduktion) sind nach der FAO-Statistik für 2009 nach Bananen (95 595 965 t) und noch vor Orangen (67 601 635 t) das mengenmäßig zweitmeist produzierte Obst. Äpfel werden ausschließlich in eher gemäßigten Breiten (Karte mit den Anbaugebieten) angebaut, in den Tropen gedeihen sie nur in großen Seehöhen – dort aber z.T. mit zwei Jahresernten. Die Zuchtziele bezogen auf den Geschmack sind weltweit unterschiedlich, während in Europa und Nordamerika eher süßsaure Äpfel bevorzugt werden, sind süße Äpfel ohne wesentlichen Säureanteil im asiatischen Raum beliebter. Weitere Zuchtziele sind einheitlich: eine neue Sorte sollte gut anbaubar sein, Resistenzen gegen die häufigsten Krankheiten zeigen sowie eine gute Transport- & Lagerfähigkeit aufweisen – im besten Fall unter künstlicher Atmosphäre in Kühlhäusern, weil so die Essreife mit dem Verkaufszeitpunkt bestimmt werden kann. Die Stärke alter und kleinräumig verbreiteter Sorten ist oftmals deren regionale Anpassung an die gegebenen Umweltbedingungen. Ein weiterer Aspekt sind unterschiedlichste Stärken in den Nutzungsformen – die hohe Vielfalt an Farben, Formen, Geschmäckern, Reifezeitpunkten und Lagerfähigkeiten machte es in der früheren Subsistenzlandwirtschaft möglich von Juli bis in den Mai des Folgejahres mit frischen Äpfeln versorgt zu sein. Als genetische Ressource sind die alten Sorten von hohem kulturellem Wert. Die momentan gängigen und weit verbreiteten Marktsorten haben demgegenüber oft den Nachteil, dass sie für großbetrieblichen Anbau unter optimalen Bedingungen und hohem Einsatz von Dünger und Spritzmitteln gezüchtet wurden und sich deshalb für den extensiven Anbau im Kleingarten nicht eignen.


UNTERRICHTSIDEE

Ausgehend vom Alltagsobst Apfel werden folgende Ziele mit dieser Unterrichtseinheit verfolgt:

  • Kennen lernen der genetischen Vielfalt von Äpfeln über die Sortenvielfalt und deren Verkostung
  • Marktforschung zu im Handel erhältlichen Apfelsorten, organisieren einer Apfelverkostung
  • Bewertung alter Sorten im Vergleich zu den im Supermarkt erhältlichen Sorten
  • Auseinandersetzung mit den verschiedenen Ebenen der Biodiversität: genetische Vielfalt über die Sortenvielfalt, Artenvielfalt über die Gattung Malus, ökologische Vielfalt über die Landwirtschaftssysteme
  • Auseinandersetzung mit unterschiedlichen Landwirtschaftssystemen  (z.B. auch Bioanbau vergleichen mit konventionellen Obstbau) im Obstbau
  • Anwenden des Gelernten in einem Rollenspiel „Podiumsdiskussion im Apfeldorf“

Die Unterrichtssequenz dauert 4 Unterrichtsstunden.

1. Stunde 
Einführung in die Unterrichtssequenz, Begriffsklärung Biodiversität, Arbeitsauftrag Marktforschung (Gruppenarbeit in der Freizeit, SchülerInnen besuchen verschiedene Geschäfte und Märkte und besorgen einheimische Apfelsorten (Material: Arbeitsauftrag Marktforschung, Erhebungsblatt)

Auseinandersetzung mit den vorbereiteten Texten in Kleingruppen. Jede Gruppe soll mind. 2 der 3 angebotenen Texte lesen und die Aufgaben bearbeiten. An Hand der Texte und Arbeitsblättern wird allgemein die Bedeutung von Biodiversität, die Biodiversität in der Landwirtschaft mit dem Apfelanbau und eine kurze Geschichte der Apfelzüchtung ausgearbeitet, diese Arbeit dient der fachlichen Vorbereitung für die Podiumsdiskussion. Als ergänzender Text kann die fachliche Einleitung der Website auch zur Verfügung gestellt werden. Diese Aktivität zieht sich in die kommenden 2 Stunden weiter (je nach Termin für die Apfelverkostung)

Marktforschung
Kaufen der Äpfel als Hausaufgabe, gleichzeitiges Ausfüllen der Unterlagen.

2. Stunde / 3. Stunde
Fortsetzende Auseinandersetzung mit den vorbereiteten Texten sowie Apfelverkostung und Erhebung der Informationen zu Bezeichnung, Herkunft, Preis,…. Die SchülerInnen tragen die Informationen in ein vorbereitetes Plakat ein (Material: Plakat-vorlage Apfelsorten Apfel_Biodiv). Parallel dazu wird in Kleingruppen die Verkostung durchgeführt (man benötigt pro 8 SchülerInnen einen Apfel). Die SchülerInnen führen ein Verkostungsprotokoll, in dem die gekennzeichneten Sorten nach Aussehen und Geschmack beschrieben werden. Über das Verkostungsprotokoll können die Sorteneigenschaften vergleichbar gemacht werden, es kann auch ein Reihung der Beliebtheit erfolgen. Bei Bedarf können die Verkostungsnotizen mit denen von vorhergehenden Projekten verglichen werden (unter Materialien zu finden). Je nach Zeit erfolgt eine von den SchülerInnen selbst organisierte Blindverkostungsphase zum Wiedererkennen der Sorten.

4. Stunde
Rollenspiel: (Material: Rollenspiel Apfel_Biodiv) Vorbereitung: Jede Rolle wird an je eine Gruppe zu 4-5 Personen vergeben. Die Argumente und Überlegungen für die Spielphase werden schriftlich ausgearbeitet und abgegeben. Durchführung: Round Table / Streitgespräch: Aus jeder Gruppe (=Rolle) trägt eine Person die wichtigsten Argumente vor, zwei Personen moderieren die Diskussion. Es sollen sich dabei möglichst alle SchülerInnen in ihrer jeweiligen Rolle zu Wort melden. Wichtigster Konfliktpunkt: Welche Anbaumethoden sollen gefördert werden? Ein methodischer Vorschlag ist die sogenannte „Fishbowl“, wobei jeweils ein/e Vertreter/in jeder Gruppe in der Diskussionsrunde vertreten ist, allerdings über einen freien Sessel alle ZuhörerInnen ihre/n VerteterIn unterstützen kann. Dieser Sessel muss aber nach einer Wortmeldung wieder verlassen werden.

Umsetzbar ist diese Sequenz von der 4. bis zur 8. Klasse.


MATERIALIEN (Files dazu im passwortgeschützten Bereich)

  • Erfahrungen_Projekt Apfel.doc – Dokumentation des Apfelprojektes von Girschick, Hofmann, Pober
  • S_Modul3_Gierschick_Hofmann_Pober.pdf – Powerpointpräsentation über das Projekt von Girschick, Hofmann, Pober – mit Verkostungs-O-Ton der SchülerInnen!
  • Arbeitsauftrag SchülerInnen für die Recherche am Markt (Auftrag Apfel_Biodiv, Erhebungsblatt Sorten Apfel-Biodiv)
  • Verkostungsunterlagen.zip - Vorlage für eine Verkostungsnotiz, Dokumentationsvorlage zur Recherche und Festhalten des Klassenergebnisses sowie 3 ausgefüllte Beispiele von 4. & 7. Klassen Gymnasium
  • Plakat zur Erfassung der Ergebnisse der Marktforschung (Plakatvorlage Apfelsorten Apfel_Biodiv)

Texte und Arbeitsaufträge

  • Apfel-Anbau : Methoden, Schädlinge, Pestizid- und Düngerbedarf Streuobstwiesen versus Monokulturen (Apfelanbau Apfel-Biodiv) Arbeitsauftag zu diesem Text und zum Nahrungsnetz Streuobstwiese
  • Landwirtschaft und Biodiversität (Landwirtschaft Apfel_Biodiv: Vom langsamen Wachsen und schnellen Verschwinden der genetischen Diversität in und durch die Landwirtschaft….
  • Arbeitsaufträge zu diesem Text (Fragen Landwirtschaft Apfel_Biodiv)
  • Bedeutung der Biodiversität (Bedeutung Biodiversität: Wozu biologische Vielfalt - Bedeutung und Wert von Biodiversität….
  • Arbeitsaufträge zu diesem Text (Fragen Bedeutung Apfel_Biodiv)

ROLLENSPIEL im APFELPROJEKT.doc - Anweisungen für das Rollenspiel zur Konfliktsituation für die Podiumsdiskussionen in Apfeltal

Vertiefende Materialien:

  • Englische Infotexte.zip – Englische Infotexte zum Genom von Golden Delicious, zur modernen Apfelzüchtung, sowie zur Herkunft des Apfels
  • finalII_CRO_Zlatka_Grahovec_ohneFotos.doc – Abschlußbericht vom Siegerprojekt „Grandma’s Apples - “old aple varieties can reduce our ecological footprint”“ der WWF-Aktion: European Schools for a Living Planet 2010
  • Infos zu European Schools for a Living Planet 2010 bei Danica Bauer
  • http://schools.foralivingplanet.eu/en/menu241/ - Englischer Blog des Siegerprojekts „Grandma’s Apples“ der WWF-Aktion: European Schools for a Living Planet 2010
  • http://www.arche-noah.at/etomite/assets/downloads/Bibliothek/ARCHE_NOAH_MAGAZIN_4_2010_screen.pdf - 2 Artikel im Arche Noah Mitgliedermagazin 4/2010 haben sich mit Äpfeln beschäftigt:
    • "Christbaum, Krampus & Zigeuner: Pomologische Weihnachtsgschichtn" (Seite 9) sowie die
    • Beschreibung eines Schulprojektes mit alten Apfelsorten in Horn: Bam oida (Seite 17)

Links:

Wikipedia-Links:

 


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Fuji
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Jonagold ist eine triploide Sorte
Macintosh
Red Delicious


 

 

 

 

 

 

 

 


"Studie identifiziert das Aroma-Gen der Äpfel - Kurzfassung"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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