Cannabisanbau: Wissenschaftliche Tipps für neue Erträge

Kaum eine Pflanze stand so sehr im Fokus der Öffentlichkeit und spaltete die Gemüter wie Cannabis – einerseits als entspannendes Mittel zur Steigerung der Kreativität und zum Ausgleich des Alltagsstresses gefeiert, andererseits als gefährliche, süchtig machende Einstiegsdroge stigmatisiert. Historisch gesehen wurde Cannabis in vielen Ländern aufgrund strenger Drogenpolitik in dieselbe Kategorie wie Heroin und LSD eingeordnet, und der illegale Status der Pflanze hat ihre Forschung stark eingeschränkt. Die Beschaffung von Genehmigungen und Fördermitteln für den Anbau und die Erforschung von Cannabis stellt Forscher seit Langem vor große Herausforderungen. Der erste Wissenschaftler, dem es gelang, Tetrahydrocannabinol (THC) chemisch aus Cannabis zu isolieren, war sogar auf die Polizei angewiesen, um an Pflanzenmaterial zu gelangen.Die Akzeptanz von Cannabis hat in letzter Zeit sowohl gesellschaftlich als auch politisch zugenommen, und viele Länder lockern die Beschränkungen für seinen Gebrauch zu medizinischen oder Genusszwecken. Dies macht die Cannabisforschung einfacher und notwendiger denn je. 

Cannabis wird seit Jahrtausenden kultiviert, und durch selektive Domestizierung sind zwei unterschiedliche Formen entstanden.Hanf umfasst hochwachsende Hanfsorten, deren Bastfasern und Schäben zur Herstellung von Seilen, Textilien oder Baumaterialien verwendet werden, sowie Drogenhanfsorten mit einem hohen Blüten-Blatt-Verhältnis und einem hohen Gehalt an Tetrahydrocannabinolsäure (THCA), einem Phytocannabinoid, das in das psychoaktive THC umgewandelt werden kann und für medizinische oder bewusstseinsverändernde Zwecke eingesetzt wird. Das vorherrschende Phytocannabinoid im Hanf ist Cannabidiolsäure (CBDA), aus der das nicht-psychoaktive Cannabidiol (CBD) entsteht. CBD hat sich in klinischen Studien als wirksam bei der Behandlung von Krampfanfällen bei bestimmten Epilepsieformen erwiesen. CBD findet sich auch in Wellnessprodukten wie Erfrischungsgetränken, Kaugummi und Badesalzen. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach CBD aus der Pharma- und Wellnessbranche streben Züchter danach, Cannabissorten mit wirtschaftlich vorteilhaften Eigenschaften zu entwickeln. Dazu gehören ein kompakter Wuchs, optimiert für das Wachstum in kontrollierten Umgebungen, eine hohe Blütenbiomasse und ein hoher CBDA-Gehalt sowie ein niedriger THCA-Gehalt. Dies wurde durch die Einbeziehung von Genen aus Hanf in eine Drogen-Sorte erreicht, wodurch neue Cannabis-Typen entstanden. —bekannt als Chemovare— deren einzigartige Kombinationen phänotypischer Merkmale und zugrundeliegender genetischer Ausstattung detaillierte Untersuchungen erfordern, um das Wachstum und die CBDA-Produktion zu optimieren und die gewünschten Genotypen weiter auszuwählen.

Eine aktuelle Studie von Dr. Ricarda Jost und Kollegen verglich die Leistung einer THC-dominanten mit einer CBD-dominanten Cannabis-Chemovariante in einer kontrollierten Umgebung, wie sie typisch für den Anbau von Heilpflanzen ist.Ihre Arbeit enthüllte überraschende Unterschiede, die die Züchtung und den Anbau von Cannabis für die kommerzielle CBD-Produktion beeinflussen werden. Die THC-dominante Sorte zeigte erwartungsgemäß gute Ergebnisse mit hoher Blütenstandsbiomasse und hohem Cannabinoidertrag. Ihr verkümmertes Wachstum eignete sich gut für den Indoor-Anbau. Die CBD-dominante Chemovar behielt jedoch einige Merkmale ihrer Hanf-Elternsorte bei, wie beispielsweise üppiges vegetatives Wachstum und geringe Blütenbildung, was im Vergleich zur THC-dominanten Sorte zu einem geringeren Cannabinoidertrag führte. Hanf ist zudem sehr nährstoffeffizient, da er gut an das Wachstum auf nährstoffarmen Böden mit geringem Gehalt an den Hauptnährstoffen Stickstoff und Phosphat angepasst ist. Die CBD-dominante Chemovar scheint diese hohe Nährstoffaufnahmekapazität beibehalten zu haben, die sich bei reichlicher Nährstoffzufuhr, wie sie beim Anbau von Cannabis für medizinische Zwecke üblich ist, als nachteilig für das Pflanzenwachstum erwies. 

Diese Pflanzen zeigten eine geringe Fähigkeit, Nährstoffe, insbesondere Phosphat, wahrzunehmen und zu regulieren. Dies führte zu einer Hyperakkumulation von Phosphat in den Blättern bis hin zu toxischen Konzentrationen und negativen Auswirkungen wie verminderter Photosyntheseaktivität und vorzeitiger Blattalterung. Das Forschungsteam identifizierte zudem mehrere Gene, die an der Phosphat- und Stickstoffhomöostase beteiligt sind und zwischen den CBD- und THC-dominanten Chemovaren unterschiedlich exprimiert werden. Diese Gene könnten zur veränderten Nährstoffwahrnehmung, -aufnahme oder -verteilung der CBD-dominanten Chemovare beitragen. Das Verständnis der unterschiedlichen Nährstoffbedürfnisse verschiedener Cannabissorten und der zugrundeliegenden genetischen Regulation ist ein wichtiger Schritt hin zur Selektionszüchtung neuer, arzneimittelwirksamer Sorten und zur Verbesserung ihrer Leistungsfähigkeit.

Die Ergebnisse eröffnen zudem Möglichkeiten für die Entwicklung neuer, nachhaltiger Anbaustrategien für Chemovare mit reduziertem Nährstoffbedarf, um Pflanzenwachstum und Cannabinoid-Ertrag zu optimieren. Dank des neu erwachten Interesses an Cannabis als Heilpflanze verliert es sein Image als Lifestyle-Droge der Hippie-Generation. Mit dem Wandel kultureller Werte und politischer Beschränkungen wächst der Bedarf an großflächigem, kommerziellem Anbau. Die Arbeit von Jost und Kollegen unterstreicht, dass eine weitere Feinabstimmung der Cannabis-Genotypen und Anbaubedingungen erforderlich ist, um Leistung und Ertrag zu optimieren. Darüber hinaus bietet die Domestizierungsgeschichte von Cannabis, die zu phänotypisch vielfältigen Hanf- und Drogensorten geführt hat, ein interessantes Modell, um zu untersuchen, wie die Merkmalsselektion seine Genetik geprägt hat und umgekehrt.

DER ARTIKEL::

Jost, R., Berkowitz, O., Pegg, A., Hurgobin, B., Tamiru-Oli, M., Welling, MT, … & Whelan, J. (2025). Sink strength, nutrient allocation, cannabinoid yield, and associated transcript profiles vary in two drug-type Cannabis chemovars. Zeitschrift für experimentelle Botanik, 76(1), 152-174. https://doi.org/10.1093/jxb/erae362

Mareike Jezek

Dr. Jezek ist stellvertretender Herausgeber des Journal of Experimental Botany, einer der offiziellen Zeitschriften der Gesellschaft für Experimentelle Biologie.

Titelbild von Ricarda Jost und ihren Co-Autoren.