Wild- und Zuchtpflanzen – Warum keine gemeinsamen Nachkommen?

Neue Erkenntnisse in der Vererbungslehre erläutern, welcher Mechanismus eine Vermischung von Wildpflanzen mit Zuchtpflanzen verhindert.

Gärtner legen, um leckeres und gesundes Obst und Gemüse zu erhalten, Wert auf ein optimales Pflanzgut. Oft interessiert sie als Züchter auch, wie die nützlichen Eigenschaften der Pflanzen weiter vererbt werden. Pflanzengenetikern der Universität Zürich gelang es, 2011, den Mechanismus in den Pflanzen zu entdecken, der eine Vermischung von Wildpflanzen mit Neuzüchtungen verhindert und somit die Artgrenzen aufrecht erhält. Das internationale Forschungsteam, unter der Leitung von Pflanzengenetikern der Universität Zürich und der Universität Montpellier , veröffentlichte im renommierten amerikanischen Wissenschaftsmagazin „Cell“ das Resultat der neuen Vererbungslehre der Pflanzen.Die neu gewonnenen Erkenntnisse werden zukünftig, so die Wissenschaftler, für die Entwicklung von neuem Saatgut eine Schlüsselrolle spielen.

Neue Erkenntnisse in der Vererbungslehre von Pflanzen

Bisher wurde in der Vererbungslehre davon ausgegangen, dass das Erbgute in mütterliche und väterliche Genen, ab einem fortgeschrittenen Entwicklungsstand der pflanzlichen Embryonen, ebenbürtig bei der Entwicklung der Nachkommen ist. Doch der Anfang der Entwicklung der Pflanzenembryos sieht, nach neuesten Erkenntnissen, anders aus: Die mütterlichen Gene bei Blütenpflanzen kontrollieren die Entwicklung des Embryos und bringen vorsorglich, um sich um die Entwicklung der Pflanzen kümmern zu können, zuerst die väterlichen Gene aktiv zum Schweigen.

Professor Ueli Grossniklaus hat eine Vorliebe für schwierige Analysen

Die Forscher kreuzten zwei genetisch gut unterscheidbare Rassen der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand). Dann analysierten sie die Pflanzen nach der ersten Zellteilung und bestimmten, wie groß der Anteil der mütterlichen und väterlichen Gene ist. Da diese Untersuchung knifflig ist, beschränkten sich die bisherigen Untersuchungen auf schon entwickelte Embryos.

Ueli Grossniklaus, ist Professor für Pflanzengenetik an der Universität Zürich und hat eine Vorliebe für schwierig zu analysierende Entwicklungsstadien. Er gab sich mit der stillschweigenden Annahme nicht zufrieden und untersuchte mit den neuestem Technologie, zu denen auch die „Next Generation Sequencing“ gehört, das Frühstadium der Pflanzen.

Es konnte gesichert nachgewiesen werden, dass in der Frühphase der Embryonalentwicklung die mütterlichen Gene überwiegend aktiv sind. Die Mutter kontrolliert mittels „kleiner Ribonukleinsäure-Moleküle“ (siRNAs) die väterlichen Gene und hält diese für eine gewisse Zeit inaktiv oder bringt sie zum Schweigen. Im Laufe der weiteren Entwicklung werden die väterlichen Gene dann nacheinander eingeschaltet oder aktiviert, was ebenfalls von den mütterlichen Faktoren abhängt. Für die Forschung kommt diese Erkenntnis überraschend, denn bisher wurde angenommen, dass die Funktion von siRNAs darin besteht, „hüpfende Gene“ (Transposons) in Schach zu halten.

Warum werden die väterlichen Gene im Frühstadium abgeschaltet?

Wenn mütterlicher und väterlicher Pflanze Jungpflanzen bilden, haben sie unterschiedliche Interessen. Stark vereinfacht erklären sich diese so: Die Pollen spendenden, väterliche Pflanze wollen, dass ihre Nachkommen möglichst viele Ressourcen von der Mutterpflanze erhalten. Die weibliche Pflanze will keine Ressourcen verschwenden und ist an möglichst kompatiblem Erbmaterial interessiert. Ueli Grossniklaus deutet dies als einen klassischen „Elternkonflikt“.

Die Mutter braucht viel Kraft um Samen zu produzieren. Damit daraus gute Jungpflanzen werden können, muss sie ihr männliches Gegenstück dahin gehend überprüfen, ob ihre Anlagen miteinander übereinstimmen und miteinander verträglich sind. Wird festgestellt, dass das väterliche Gen von einer anderen Art stammt stirbt der Pflanzenembryo ab.

Lässt sich die mütterliche Kontrolle umgehen?

Der von diesem internationalen Team entdeckte Mechanismus liefert eine mögliche Erklärung dafür, weshalb Versuche Wildformen und Kulturpflanzen miteinander zu kreuzen, um bei Wildpflanzen zum Beispiel eine vorhandene Krankheitsresistenzen auf Kulturpflanzen zu übertragen, bereits in der frühen Embryophase scheiterten. Die Distanz zwischen mütterlichem und väterlichem Erbgut wird durch diesen Mechanismus erkannt, und die weitere Entwicklung des Embryos gestoppt. Die Entwickler neuer Saatgutlinien stellen sich, aus kommerziellen Gründen zukünftig wahrscheinlich die Frage, ob und wie sich die mütterliche Kontrolle in der Frühphase der pflanzlichen Embryophase umgehen lässt.

Zur Wissensergänzung, die Rezension eines Buches über Wildkräuter.

Vortrag über Fruchtfolge im biodynamischen Garten

Die Demeter-Gartengruppe Nürtingen lädt, am 16. April, um 19.30 Uhr, in der Waldorfschule, Erlenweg 1, zum Vortrag „Fruchtfolge im biologisch-dynamischen Garten“ ein. Die Referentin ist Ruth Dettweiler, Demeter-Gartenbauberaterin beim Beratungsdienst Ökolandbau Ulm. Der Vortrag kostet 5 Euro Eintritt und ist für Mitglieder kostenlos.

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