Pfropfen mobilisiert Gene

Donnerstag, 30. April 2009, 20:00 • Rubrik Biologie, Genetik.

Auch ohne Sex kann es zwischen höheren Pflanzen zum Genaustausch kommen. Diese Vermutung belegen Versuchsresultate, die zwei Golmer Forscher im Magazin “Science” vorstellen. Schon beim Pfropfen, einer im Pflanzenbau gängigen Veredlungstechnik, kann demnach Chloroplasten-DNA des einen Partners in die Zellen des anderen gelangen – und das verblüffend häufig.

Auch natürliche “Pfropfungen” zwischen verschiedenen Arten, hier Ahorn (links) und Pappel, sind keine Seltenheit. Foto: Max-Planck-Institut für Molekulare Physiologie

“Diese Ergebnisse zeigen, dass wir unser Verständnis der klassischen Züchtungsmethoden immer wieder überdenken müssen, und sind erneut ein Hinweis für die Dynamik der genetischen Information und ihrer Evolutionsmechanismen”, erklärt Ralph Bock vom Max-Planck-Institut für Molekulare Physiologie in Golm.

Bock und seine Kollegin Sandra Stegemann führten ihre Versuche mit Tabakpflanzen (Nicotiana tabacum) durch, die sie unter keimfreien Bedingungen herangezogen hatten. Die Pflanzen gehörten zu zwei Linien, die im UV-Licht gelb bzw. grün fluoreszieren und resistent gegenüber verschiedenen Antibiotika sind. Bei der einen Linie finden sich die verantwortlichen Gene im Zellkern, bei der anderen dagegen in den Chloroplasten.

Die Forscher durchtrennten die Stängel fingerlanger Pflänzchen und setzten “Oberteile” der einen Linie auf “Unterteile” der anderen. Zwei Wochen später fanden sie in 74 untersuchten Pfropfungszonen 94 Zellen, die gegen beide Antibiotika resistent waren und beide Fluoreszenzfarben zeigten. Genauere Untersuchungen ergaben, dass in allen Fällen Chloroplasten-Erbgut des einen Partners in Zellen des anderen gelangt war – ob in Form ganzer Plastiden oder aber größerer DNA-Abschnitte, ist derzeit ebenso unklar wie der genaue Übertragungsweg.

In Blättern und weiter von der Pfropfungsstelle entfernten Stängelabschnitten waren keine “Mischlingszellen” nachweisbar. Auch sei diese Art des horizontalen Genaustauschs nicht mit einer echten Hybridisierung im Rahmen geschlechtlicher Fortpflanzung vergleichbar, betonen Stegemann und Bock: “Unsere Beobachtung, dass der Gentransfer auf die Kontaktzone zwischen Reis und Unterlage beschränkt ist, weist vielmehr darauf hin, dass die Veränderungen nur dann erblich werden können, wenn aus der Pfropfungsstelle ein Seitenspross erwächst.”

Forschung: Sandra Stegemann und Ralph Bock, Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie, Potsdam-Golm

Veröffentlichung Science, Vol. 324, 1. Mai 2009, pp 349-51, DOI 10.1126/science.1170397

WWW:
Max-Planck-Institut für Molekulare Physiologie
Umveredeln von Obstbäumen: Pfropfen
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