Mais

Eine Pflanze verteilt ihre Blüten auf zwei Orte

Ein Maisbestand wirkt wie ein Wald aus hohen Halmen und breiten Blättern. Mais gehört tatsächlich zu den Süßgräsern. Die langen, paralleladrigen Blattspreiten setzen an den Knoten an; ihre Scheiden umfassen den Stängel. Je nach Kulturform und Bedingungen entstehen sehr verschiedene Pflanzengrößen. Die FAO beschreibt bei verbreiteten Anbauformen etwa zwei Meter hohe Pflanzen. Eine einzelne Höhenangabe erfasst die Vielfalt von Zwergformen bis zu sehr hohen Herkünften jedoch nur unvollständig.

Die Blüten sitzen nicht alle in einem gleichartigen Kopf. Ganz oben verzweigt sich die männliche Rispe. Ihre Staubbeutel setzen große Mengen Pollen frei. Seitlich, in den Blattachseln, wachsen die weiblichen Blütenstände heran. Ein solcher Kolben ist zunächst von Hüllblättern umgeben; aus deren Spitze ragen die sogenannten Seidenfäden. Beide Blütengeschlechter kommen somit auf derselben Pflanze vor, räumlich aber getrennt.

Den Weg dazwischen übernimmt überwiegend der Wind. Pollen kann von derselben Pflanze oder von Nachbarpflanzen stammen. Ein Tier, das von Blüte zu Blüte fliegt, ist für diese Bestäubung nicht erforderlich. Entscheidend ist, dass lebensfähiger Pollen auf empfängliches weibliches Gewebe trifft.

Jeder Seidenfaden führt zu einer eigenen Samenanlage

Der Fadenbüschel gehört nicht zu einer einzigen großen Blüte. Jede weibliche Blüte entwickelt einen eigenen langen Griffel mit empfänglicher Oberfläche, der mit ihrer Samenanlage verbunden ist. Was später wie ein regelmäßig gefüllter Kolben aussieht, beginnt daher mit vielen getrennten Möglichkeiten zur Befruchtung. Bleibt ein Faden ohne wirksamen Pollen, fehlt an dieser Stelle der normale Entwicklungsanstoß für ein Korn.

Ein gelandetes Pollenkorn bleibt nicht außen liegen und wartet darauf, in den Kolben gespült zu werden. Es keimt und bildet einen Pollenschlauch, der im Gewebe des Seidenfadens zur Samenanlage wächst. In ihm werden die männlichen Keimzellen transportiert. Der große Abstand zwischen freier Luft und geschütztem Kolbeninneren wird durch Wachstum einer winzigen männlichen Pflanzengeneration überbrückt.

Bei der doppelten Befruchtung entstehen der Embryo der neuen Maispflanze und das Endosperm, das einen Großteil des späteren Speichergewebes bildet. Das einzelne Korn ist botanisch eine Karyopse, eine für Gräser typische trockene Frucht mit eng verbundener Frucht- und Samenschale. „Saatkorn“ ist deshalb ein praktischer Ausdruck für ein Gebilde, das mehr als nur einen nackten Samen umfasst.

Pollen und Fäden müssen dieselbe Zeit erwischen

Die männliche Rispe und die weiblichen Blüten entwickeln sich zwar auf derselben Pflanze, reagieren aber nicht in jeder Situation gleich. Trockenstress kann das Herausschieben der Seidenfäden verzögern. Ist die Pollenschüttung dann schon weit fortgeschritten, sinkt die Chance auf erfolgreiche Bestäubung. Das Problem liegt in diesem Fall nicht einfach in einer insgesamt zu kleinen Pflanze, sondern in einer zeitlichen Lücke zwischen zwei Entwicklungsvorgängen.

Auch innerhalb eines Kolbens treten die Fäden zeitlich gestaffelt hervor. Die unteren Kolbenbereiche werden gewöhnlich früher erreicht als die Spitze. Eine ungünstige Abstimmung kann daher gerade an bestimmten Kolbenabschnitten Lücken hinterlassen. Fraß an den herausragenden Fäden oder lange anhaltende Nässe während der Pollenschüttung können ebenfalls stören.

Die Agronomie der Purdue University unterscheidet diese Ursachen ausdrücklich. Nicht jede heiße Stunde tötet sofort den gesamten Pollen, und nicht jedes kahle Kolbenende lässt sich aus der Temperatur allein erklären. Wetter, Sorte, Entwicklungsstand und verfügbare Pollenmenge wirken zusammen. Aus dem Muster eines einzelnen geernteten Kolbens folgt noch keine sichere Diagnose aller vorausgegangenen Bedingungen.

Auch ein befruchtetes Korn kann noch verloren gehen

Mit der Befruchtung beginnt erst der Aufbau eines großen Speichers. Wasser und in den Blättern gebildete Kohlenstoffverbindungen müssen zum jungen Korn gelangen. Das wachsende Endosperm lagert zunehmend Reservestoffe ein, insbesondere Stärke. Ein Kolben ist damit ein Ort sehr starken Verbrauchs: Seine Körner beziehen Ressourcen aus anderen Teilen der Pflanze.

Wird die Photosynthese in den ersten Wochen stark eingeschränkt, können bereits angelegte Körner ihre Entwicklung wieder abbrechen. Die Purdue-Darstellung nennt unter anderem Dürre, Hitze, länger anhaltende starke Bewölkung und den Verlust grüner Blattfläche. Solche abgebrochenen Körner hinterlassen andere Spuren als Samenanlagen, die nie befruchtet wurden. Die Unterscheidung erklärt, weshalb gutes Bestäubungswetter noch keine vollständige Ernte garantiert.

Die spätere Nutzung hängt auch vom Entwicklungszustand und vom Genotyp ab. Bei Zuckermais sind die noch wasserreichen Körner als Gemüse gefragt; andere Kulturformen werden wegen ihrer trockenen, stärkereichen Körner genutzt. Ein süß schmeckender junger Kolben und ein hartes reifes Saatkorn sind deshalb keine zuverlässigen Kennzeichen zweier verschiedener botanischer Arten.

Der Kulturkolben ist ein Ergebnis langer Auswahl

Kulturmais gehört zu Zea mays, doch die Art umfasst auch wilde Unterarten, die als Teosinten bezeichnet werden. Ihre Fruchtstände sehen anders aus als die dicken Kolben heutiger Kultursorten. Besonders auffällig ist die feste Hülle um die einzelnen Körner. Bei Kulturmais sind die Körner viel leichter zugänglich.

Wang und Kollegen zeigten 2005, dass ein regulatorisches Gen namens teosinte glume architecture 1 einen wesentlichen Anteil an diesem Unterschied hat. Kleine Veränderungen an der genetischen Steuerung können den Bau der Kornumhüllung stark verändern. Der Befund erklärt einen konkreten Domestikationsschritt; er bedeutet nicht, dass die gesamte Verwandlung der Pflanze auf ein einziges Gen zurückgeht. Auch Wuchs, Verzweigung, Kornzahl und zahlreiche weitere Eigenschaften wurden verändert.

Der heutige Mais entstand zudem nicht durch eine von allem späteren Genfluss abgeschlossene Auswahl. Eine populationsgenetische Untersuchung von 2023 rekonstruierte einen Beitrag der Hochland-Teosinte Zea mexicana zur bereits domestizierten Linie. Die Studie bezeichnet diese Wildpflanze als Zea mays subsp. mexicana; Kew führt sie im hier verwendeten System als eigene Art. Kulturmais besitzt daher eine Geschichte aus Auswahl, Ausbreitung und erneuter Vermischung mit wilden Verwandten. Der taxonomische Artname ist weiter gefasst als die Gestalt eines modernen Ackerkolbens.

Viele Körner bleiben gemeinsam am Mutterkörper

Ein reifer Kulturkolben zerfällt nicht so leicht in selbstständig verstreute Früchte wie die Fruchtstände vieler Wildgräser. Seine Körner bleiben dicht beieinander und werden zunächst weiter von Hüllblättern geschützt. Was für die Ernte nützlich ist, verändert zugleich die selbstständige Ausbreitung. Menschen lösen Körner vom Kolben, bewahren sie auf und säen einen Teil erneut aus.

Auch deshalb sollte man das weltweite Anbaugebiet nicht mit einem ursprünglichen natürlichen Areal verwechseln. Kew verortet die Art ursprünglich in Teilen Mexikos und Guatemalas; Kulturmais wächst heute weit darüber hinaus. Der Wind verteilt den Pollen weiterhin ohne menschliche Führung. Dass daraus ein großer, zur gleichen Zeit reifender Kornvorrat entsteht, beruht dagegen auf dem Zusammenspiel aus Pflanzenentwicklung, Standort und einer langen Kulturgeschichte.