Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bestäubende Insekten im Dilemma – Duft oder Farbe?

15.04.2011
Biologen der Universitäten Bern und Neuenburg haben zwei Bereiche der DNA identifiziert, welche der Verbreitung von Duft bei Petunien zu Grunde liegen.
Die im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NCCR) Plant Survival durchgeführte Studie zeigt zum ersten Mal auf, dass der Duft zur Anlockung von bestäubenden Insekten eine ebenso wichtige Rolle spielt wie die Farbe der Blütenblätter. Diese Resultate sind Gegenstand einer Publikation, die heute in der Wissenschaftszeitschrift Current Biology erschienen ist.

Die Mechanismen der Bestäubung zu verstehen ist sehr wichtig für die Landwirtschaft, denn eine grosse Anzahl Nutzpflanzen ist auf diese Pollenübertragung angewiesen. Petunien begnügen sich nicht damit, Balkone und Gärten zu schmücken – sie haben auch einen besonderen Stellenwert in den Laboratorien für Pflanzenbiologie. Denn diese Blume ist wandelbar: Es existieren mehrere Arten, wovon jede spezielle Merkmale aufweist, was die Morphologie, den Duft oder die Farbe der Blütenblätter betrifft. Aufgrund dieser Eigenschaften locken sie sehr unterschiedliche Gruppen von Bestäubern an. Der interessanteste Aspekt der Petunien ist jedoch, dass sie sich vorzüglich schrittweise kreuzen lassen, was es ermöglicht Hybriden zu erhalten, die das Erscheinungsbild einer gegebenen Sorte aufweisen, zugleich aber mit einer vererbten Charakteristik einer verwandten Sorte versehen sind. Und dies, ohne auf transgene Organismen zurückgreifen zu müssen.

Ulrich Klahre, Post-Doktorand des Berner Teams von Professor Cris Kuhlemeier, hat solche Hybridnachkommen gezüchtet, ausgehend von Petunia axillaris, einer weissblühenden Art, die grosse Mengen süssduftender Benzenoide verströmt und der rotblühenden Petunia exserta, die keinerlei Duft produziert. Der charakteristische Duft von P. axillaris resultiert aus der Eigenschaft von zwei DNA-Bereichen (im Jargon der Genetiker als Quantitative Trait Loci oder QTL bezeichnet), die von Cris Kuhlemeiers Team identifiziert wurden. «Um Pflanzen mit roten, duftenden Blüten zu erhalten, haben wir die Arten P. axillaris und P. exserta miteinander gekreuzt», erklärt Ulrich Klahre. «Die erste Generation von Hybriden, die immer noch duften, haben hellrosa Blüten. Duftende Nachkommen wurden mit dem nichtduftenden Elternteil (hier also P. exserta) zurückgekreuzt und in jeder Generation werden die Hybriden etwas röter. Durch wiederholtes Rückkreuzen erhält man Hybridpflanzen mit roten, duftenden Blüten. Auf vergleichbare Weise, jedoch mit der entsprechenden Umkehrung der Präferenz bei den Parentalgenerationen, konnte man weissblühende Petunien züchten, die nicht duften.»

Um zu bestimmen, wie gross die Anteile von Farbe und Duft für die Attraktivität der Blüten auf die Bestäuber sind, haben die Forschenden des NCCR Plant Survival den Flug von Tabakschwärmern Manduca sexta beobachtet, wenn gleichzeitig verschiedene Petuniensorten im Raum vorhanden waren. In der freien Natur bezieht dieser Falter seine Nahrung von Petunia axillaris.
An der Universität Neuenburg verfügt das Team von Patrick Guerin über einen Flugtunnel, mit dem das Verhalten von Insekten in Bezug auf die Verbreitung eines Duftsignals aufgezeichnet werden kann.Alexandre Gurba, Doktorand des Neuenburger Teams, hat so die Attraktivität der vier Petuniasorten auf die Tabakschwärmer getestet. Die Pflanzen wiesen jeweils folgende Charakteristika auf: weisse Blüten mit Duft (natürliche Art), weisse Blüten ohne Duft (Hybride), rote Blüten ohne Duft (natürliche Art), rote Blüten mit Duft (Hybride).

Im Flugtunnel indessen, wo die Tabakschwärmer die Wahl hatten zwischen zwei Petunien, die zwar beide weiss blühen, eine hingegen duftet, die andere jedoch nicht, zeigten diese Insekten erwartungsgemäss eine deutliche Vorliebe für Pflanzen, die Duft verströmen, oder anders gesagt, für solche Petunien, wie sie in der Natur vorkommen. Doch die Verwirrung der Bestäuber war gross, wenn sie sich vor eine andere, höchst destabilisierende Situation gestellt sahen: Sollten sie entweder auf eine weissblühende Pflanze zufliegen, die entgegen ihrer Erwartung keinen Duft verströmte, oder sollten sie sich von dem wohlbekannten Duft leiten lassen, der allerdings von einer Pflanze mit roten Blüten stammte? «Die Falter folgten zunächst dem Duftstrom, kamen sie aber in die Nähe der Blüten, die nicht die erwartete Farbe zeigten, waren sie verwirrt», kommentiert Alexandre Gurba. «Sie zögerten gleichermassen vor den einen wie vor den anderen Blüten. Nach dieser Phase der Unentschlossenheit zog der grösste Teil der Falter es jedoch vor, sich von den roten und duftenden Blüten zu ernähren.»

Indem in dieser Studie Pflanzengenetik zusammen mit dem Verhalten von Tieren untersucht wurde, konnte zum ersten Mal am Beispiel lebender Organismen aufgezeigt werden, dass die Produktion von Duftstoffen nicht nur dazu dient, die Bestäuber über lange Distanzen hinweg zu denjenigen Pflanzen hinzuführen, welche als Nektarspender in Betracht kommen, sondern dass der Duft auch in nächster Nähe der Blüte für die Falter ebenso wichtig ist wie die Farbe derselben.

Die Arbeit zeigt, dass die Genetik der Düfte erstaunlich einfach ist. In einem sich wandelnden Klima wo Bestäuber verschwinden, können sich Pflanzen vielleicht leichter anpassen als bisher gedacht. Die Studie weist allerdings auch darauf hin, dass die sehr seltene Art Petunia exserta in Ihrem Habitat in Südamerika akut durch Hybridisierung mit dem Unkraut P. axillaris bedroht wird.

Daniela Baumann | idw
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch
http://www2.unine.ch/nccr/lang/de/14_04_2011

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut
20.10.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise