Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fehler im genetischen Programm lässt Blumen voller blühen

11.09.2012
Genetiker der Universität Jena entschlüsseln das Geheimnis gefüllter Blüten

Streng genommen dürfte es die außergewöhnlichen Blüten des „Kleinen Immergrün“ (lateinisch „Vinca minor“) in der freien Natur gar nicht geben: Haben die Blüten des weit verbreiteten Halbstrauchs normalerweise genau fünf dunkelblau-violette Kronblätter, so blühen die Exemplare, die Prof. Dr. Günter Theißen von der Friedrich-Schiller-Universität Jena regelmäßig auf seinen Spaziergängen im Rautal in Jena findet, mit viel mehr Blütenblättern.


Lasst Blumen sprechen! Wenn Rosen "sprechen", sind es meist solche prächtig gefüllten Exemplare. Sie sind das Ergebnis eines Gendefekts.

Foto: Anne Günther/FSU

„Stattdessen fehlen ihnen die zur Vermehrung notwendigen Staubblätter, was in der Evolution eigentlich einem Todesurteil gleichkommt“, so der Inhaber des Lehrstuhls für Genetik. Trotzdem sind die gefüllten Blüten des Kleinen Immergrün seit mehr als 160 Jahren im Rautal gut dokumentiert.

Und nicht nur dort. „Jeder Gartenmarkt und Blumenladen ist voll von sogenannten gefüllten Blüten“, sagt Günter Theißen. Doch anders als beim gefüllten Immergrün handelt es sich hierbei nicht nur um eine Laune der Natur. Gefüllte Rosen, Narzissen oder Tulpen werden wegen ihrer auffälligen und besonders attraktiven Blüten geschätzt und eigens gezüchtet. Doch wie entsteht diese Blütenpracht? Dieser Frage sind der Jenaer Genetiker und sein Kollege Dr. Rainer Melzer jetzt gemeinsam mit Wissenschaftlern der University of Washington in Seattle nachgegangen. In der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ haben sie die Ergebnisse einer Studie veröffentlicht, in der die genetischen Grundlagen dieser außergewöhnlichen Blütenformen entschlüsselt worden sind (DOI:10.1073/pnas.1203686109).

„Wir haben uns angeschaut, welche Gene für die Ausbildung der einzelnen Blütenorgane verantwortlich sind und wie sich deren Aktivität ändert, wenn sich die Blütenform ändert“, erläutert Dr. Melzer. Für Modellpflanzen wie die Ackerschmalwand oder das Löwenmäulchen sind diese Mechanismen zwar gut bekannt. Bislang war aber unklar, inwieweit diese Ergebnisse sich auf andere Blütenpflanzen anwenden lassen. Die Genetiker haben deshalb das Erbgut der „Wiesenraute“ (Thalictrum thalictroides), einer entfernten Verwandten der Modellpflanzen, genauer unter die Lupe genommen. „Was gefüllte Blüten von den Wildtyp-Blüten unterscheidet ist, dass ihre Staubblätter und Fruchtblätter in zusätzliche Kronblätter bzw. Kelchblätter umgewandelt sind“, so Dr. Melzer.

Wie die Genetiker in ihrer Studie nun zeigen konnten, passiert das immer dann, wenn das Gen, dessen Aktivität die Ausbildung der Organanlagen zu Staub- und Fruchtblättern reguliert, defekt ist. „Dann übernimmt ein anderes Gen die Kontrolle, das normalerweise die Ausbildung von Kelch- und Kronblättern steuert“, ergänzt Prof. Theißen. Das defekte Gen ist das gleiche, das auch in Löwenmäulchen und Ackerschmalwand für gefüllte Blüten sorgt. „Das zeigt, wie hoch konserviert die genetischen Mechanismen der Blütenentwicklung sind“, so Prof. Theißen. Die Forscher fanden außerdem heraus, dass bei der Wiesenraute ein sogenanntes mobiles Element – ein zusätzliches Stück DNA – Ursache des Gendefekts ist. Das mobile Element baute sich in das intakte Gen ein, wodurch dieses nicht mehr korrekt abgelesen werden konnte.

Den Beweis für die Richtigkeit ihrer Hypothese lieferten die Wissenschaftler auf eindrückliche Weise: Sie schalteten bei einem Wildtyp der Wiesenraute gezielt das zur Staub- und Fruchtblattentwicklung notwendige Gen aus. Während die Pflanzen normalerweise 5 bis 12 kronblattartige Kelch- und 40 bis 80 Staubblätter haben, entwickelten sich in den genetisch veränderten Pflanzen stattdessen prächtig gefüllte Blüten mit über 70 Kelchblättern – und ganz ohne Staubblätter. Wohl nirgends sonst sind Gendefekte so schön anzusehen.

Original-Publikation:
Galimba KD et al. Loss of deeply conserved C-class floral homeotic gene function and C- and E-class protein interaction in a double-flowered ranunculid mutant. PNAS 2012, Vol. 109 (34), E2267-75, DOI:10.1073/pnas.1203686109

Kontakt:
Prof. Dr. Günter Theißen, Dr. Rainer Melzer
Lehrstuhl für Genetik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Philosophenweg 12, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949550, 03641 / 949564
E-Mail: Guenter.Theissen[at]uni-jena.de, Rainer.Melzer[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen
23.05.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Mikro-Lieferservice für Dünger
23.05.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie