Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanzen können drei Eltern haben

18.10.2017

Molekularbiologen der Universität Bremen weisen seltenes Phänomen nach / Fachzeitschrift „Nature Communications" veröffentlicht am 18. Oktober 2017 Ergebnisse, die neue Werkzeuge für die Pflanzenzüchtung liefern / European Research Council fördert Forschungsprojekt

Das ultimative Ziel aller tierischen und pflanzlichen Arten auf unserem Planeten ist die Fortpflanzung. Um Nachkommen zu sichern, werden von der männlichen Seite oftmals gewaltige Mengen an Spermazellen produziert. Während diese Strategie die Wahrscheinlichkeit für eine Befruchtung erhöht, birgt sie gleichzeitig das Risiko, dass eine Eizelle mit mehr als einer Spermazelle verschmilzt.


Arbeiten an der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana zeigen, dass eine Eizelle mit 2 Spermazellen verschmelzen kann. Die beiden Spermazellen können von zwei verschiedenen Vätern kommen.

Universität Bremen


Das Forscherteam (von links): Dr. Dawit Tekleyohans, Thomas Nakel und Professorin Rita Groß-Hardt.

Universität Bremen

Dieser als Polyspermie bezeichnete Prozess ist bei Tieren und Menschen in der Regel tödlich. Auch Pflanzen bilden für die Reproduktion Eizellen und Spermazellen. In einem vom European Research Council (ERC) geförderten Projekt konnte eine Arbeitsgruppe der Universität Bremen jetzt erstmals zeigen, dass Polyspermie in Pflanzen nicht nur vorkommt, sondern auch zu überlebensfähigen Nachkommen führen kann.

Diese können drei Eltern haben: eine Mutter und zwei Väter. Dieses Phänomen wurde bislang übersehen, weil es recht selten ist. Die neuen Ergebnisse der Forschenden wurden jetzt in der englischsprachigen Zeitschrift „Nature Communications" veröffentlicht. Der Artikel ist unter diesem Link nachzulesen: https://www.nature.com/articles/s41467-017-01044-y (in englischer Sprache). Die DOI Nummer lautet: 10.1038/s41467-017-01044-y

Genetischen Trick verwendet

„In unserer Arbeit haben wir einen genetischen Trick verwendet, bei dem ein Gen zum Einsatz kommt, welches Pflanzen resistent macht gegen ein Herbizid – also ein Unkrautvernichtungsmittel“, erklärt Professorin Rita Groß-Hardt der Universität Bremen. „Wir haben dieses Gen in einen der Väter eingebracht. Zusätzlich haben wir ein Element, welches dieses Gen aktivieren kann, in einen zweiten Vater eingefügt“, so die Molekularbiologin.

Im Anschluss haben die Forscherinnen und Forscher eine dritte Pflanze (Mutter) mit Pollen beider Väter bestäubt. Bei einer normalen Befruchtung verschmilzt nur die Spermazelle eines Vaters mit der Eizelle. In einem solchen Fall wird das Gen für die Herbizidresistenz entweder nicht vererbt, oder es ist nicht aktiv. Entsprechend überleben die Nachkommen die Behandlung mit dem Unkrautvernichtungsmittel nicht.

In den seltenen Fällen, in denen eine Eizelle mit den Spermazellen beider Väter verschmilzt, entstehen Pflanzen, die gegen das Herbizid resistent sind. Durch dieses zur Patentierung eingereichte Hochdurchsatzverfahren konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über 100.000 Keimlinge bezüglich ihrer Herkunft untersuchen und so triparentale Nachkommen identifizieren – also Pflanzen mit drei Eltern.

Welche Relevanz hat diese Forschungsarbeit?

Drei-Eltern-Kreuzungen haben möglicherweise ein großes Potenzial für die Pflanzenzüchtung, insofern dass sie ein neuartiges Werkzeug für die Hybridisierung von Pflanzen bieten. „Darüber hinaus werfen unsere Ergebnisse eine neues Licht auf die Evolution von Blütenpflanzen“, sagt Groß-Hardt. „Es ist weithin akzeptiert, dass die Zunahme an genetischen Kopien maßgeblich zur Evolution und Artenvielfalt von Blütenpflanzen beigetragen hat“, so die Wissenschaftlerin.

„Die Arbeiten unserer Arbeitsgruppe, allen voran die von Thomas Nakel und Dr. Dawit Tekleyohans, zeigen, dass die Verschmelzung von einer Eizelle mit mehr als einer Spermazelle eine solche Zunahme an genetischen Kopien verursachen kann. Es erscheint daher wahrscheinlich, dass Polyspermie eine wichtige Rolle bei der pflanzlichen Evolution gespielt hat.“

Achtung Redaktionen: Unter diesem Link finden Sie ein Bild von den Forschenden und eine Illustration zum Thema: https://seafile.zfn.uni-bremen.de/f/2f19f2fd0224481eaa23/.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Biologie/Chemie
Molecular Genetics
Prof. Dr. Rita Groß-Hardt
E-Mail: gross-hardt@uni-bremen.de
Telefon: +49 421 218 50203

Weitere Informationen:

http://www.uni-bremen.de/molgen.html

Angelika Rockel | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics