Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanzen passen sich gezielt und schnell an ihre Bestäuber an

22.04.2013
Pflanzen haben während der Evolution ihre Blüten verändert, um neue und passende Bestäuber anzulocken. Berner Pflanzenwissenschaftler haben nun einen Mechanismus entdeckt, wie Pflanzen dies in wenigen Generationen schaffen. Das Verständnis dieses Prozesses kann zu einem gezielten Schutz von bedrohten Arten beitragen.

Pflanzen sind fest im Boden verankert und brauchen Hilfe, um sich fortpflanzen zu können. Mit ihren attraktiven Blüten locken sie Bestäuber an, die für die Übertragung des Pollens mit Nektar belohnt werden.


Die weiss blühende «Petunia axillaris» mit Nachtfalter. Foto: Alexandre Dell’Olivo


Die rot blühende «Petunia exserta» mit Kolibri.
Foto: Alexandre Dell’Olivo

Auf den jeweiligen Bestäuber ist aber nicht immer Verlass, weil zum Beispiel der Klimawandel die Populationen beeinflussen kann. Auch damit der Pollen nur innerhalb der gleichen Art übertragen wird, haben sich die Pflanzen im Verlauf der Evolution angepasst. Berner Forschende um Cris Kuhlemeier, Professor am Institut für Pflanzenwissenschaften, haben nun anhand von Petunien herausgefunden, wie diese Anpassung vor sich geht.

Wenige Mutationen haben grosse Auswirkungen

Den in Südamerika heimischen Petunien kommt ein besonderer Stellenwert in den Laboratorien für Pflanzenbiologie zu, da mehrere Arten existieren, die jeweils spezielle Merkmale in der Morphologie, beim Duft oder der Farbe der Blütenblätter aufweisen und entsprechend unterschiedliche Bestäuber anlocken.
So sind beispielsweise die Blüten von «Petunia axillaris» weiss, absorbieren UV-Licht und duften stark in der Abenddämmerung. Sie werden von grossen Nachtfaltern (Motten) bestäubt. Die «Petunia exserta» dagegen blüht rot, reflektiert UV-Licht, duftet überhaupt nicht und wird durch Koli-bris bestäubt. Zudem ragen die Narben und Staubblätter weit über die Petunienblüte hinaus – ein besonderes Merkmal, das ebenfalls auf eine Anpassung an die Bestäubung durch Vögel hinweist.

Während früher die Auffassung herrschte, dass die Artbildung in vielen kleinen Schritten abläuft und Millionen von Jahren in Anspruch nimmt, wurden in den letzten Jahren immer mehr Fälle entdeckt, in denen die Artbildung durch nur wenige Mutationen mit grossen Auswirkungen ausgelöst wurde. Dies konnten die Berner Forschenden anhand der Petunie nachweisen: Das Team um Kuhlemeier kreuzte die mottenbestäubte Petunia axillaris mit der kolibribestäubten Petunia exserta und untersuchte die Nachkommen.

«Wir konnten so zeigen, dass tatsächlich nur eine kleine Zahl von Mutationen den Unterschied zwischen der Nachtfalterblüte und der Kolibriblüte bestimmt», erklärt Kuhlemeier. Überraschend war jedoch, dass die für die Blütenfarbe, UV-Absorption, Duftbildung und das Aussehen der Petunienblüte verantwortlichen Gene ganz nahe beieinander auf dem gleichen Chromosom liegen und daher fast immer zusammen vererbt werden.

Die Forschenden vermuten, dass die Evolution sogenannte gekoppelte Mutationen bevorzugt, weil damit die Bildung von Zwischenformen, die an keinen spezifischen Bestäuber angepasst sind, vermieden werden kann. Ein Zwischending wären etwa Pflanzen mit Blüten, die für keinen Bestäuber richtig tauglich, nicht attraktiv und somit nicht überlebensfähig sind.

Die Pflanze und ihre Bestäuber gezielt schützen

«Das weltweite Bienensterben hat uns ins Bewusstsein gerückt, wie hoch die Abhängigkeit der Pflanzen von ihren Bestäubern ist», sagt Cris Kuhlemeier. Ohne Bienen seien ganze Arten vom Aussterben bedroht. Andere Arten wie etwa Petunia exserta, von der es nur noch einige hundert Pflanzen auf der Welt gibt, sind aus noch unbekannten Gründen bedroht. Entsprechend wichtig sei ihre Erforschung, um sie schützen zu können.

Das Verständnis ihres Bestäubermechanismus trage nicht nur zum Schutz der Pflanzenart selbst, sondern auch des «richtigen» Bestäubers bei. «Hat man diesen Mechanismus bei einer Art verstanden, kann man die Ergebnisse auch auf andere Pflanzen und deren Bestäuber anwenden und so gezielt für einen Schutz dieser sensiblen Systeme eintreten», erklärt Kuhlemeier.

Zudem könne man zukünftig den Pflanzen bei der Anpassung an einen neuen Bestäuber helfen, indem man diese Erkenntnisse bei Züchtungen berücksichtige. «Nicht zuletzt ist es auch wichtig, weil diese Ergebnisse etwas über die Evolution aussagen – zum ersten Mal wurden diese Gene, welche den Bestäubermechanismus bestimmen, bei Pflanzen gekoppelt nachgewiesen», sagt Kuhlemeier.

Bibliographische Angaben:
Katrin Hermann, Ulrich Klahre, Michel Moser, Hester Sheehan, Therese Mandel and Cris Kuhlemeier: Tight Genetic Linkage of Prezygotic Barrier Loci Creates a Multifunctional Speciation Island in Petunia. Current Biology, in print (DOI: 10.1016/j.cub .2013.03.069).

Nathalie Matter | Universität Bern
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Besser lernen dank Zink?
23.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Raben: "Junggesellen" leben in dynamischen sozialen Gruppen
23.03.2017 | Universität Wien

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: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Besser lernen dank Zink?

23.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Innenraum-Ortung für dynamische Umgebungen

23.03.2017 | Architektur Bauwesen