Groß angelegte Studien von zwei internationalen Forscherteams unter Beteiligung von Wiener Wissenschaftern
Wien - Zwei internationale Forscherteams haben in der
Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) genetische Varianten entdeckt, die der Pflanze dabei helfen, sich an
lokale Klimafaktoren anzupassen. Aus den Forschungsergebnissen ließen sich Schlüsse ziehen, wie Pflanzen auf den Klimawandel reagieren,
schreibt Outi Savolainen, Pflanzengenetikerin aus Finnland, in der
Wissenschaftszeitschrift "Science", wo die Studien nun veröffentlicht wurden.
Beteiligt war auch Magnus Nordborg, Leiter des Gregor Mendel Instituts für
Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der
Wissenschaften (ÖAW).
Johanna Schmitt von der Brown University in Providence (US-Staat Rhode
Island) und ihre Kollegen, darunter Nordborg, pflanzten über 150
Ackerschmalwand-Varianten an verschiedenen Orten kreuz und quer in Europa: in
Spanien und Finnland, um ihre Fitness in nordischem und Mittelmeerklima zu
vergleichen, in England und Deutschland, um sie bei feuchtem und trockenem
Wetter zu testen. Sie untersuchten, wie gut die einzelnen Pflanzen unter den
jeweiligen lokalen Bedingungen wachsen und sich vermehren.
Anschließend grasten sie das gesamte Erbgut der Pflanzen ab, um genetische
Unterschiede zu finden, die Vor- oder Nachteile bei bestimmten Klimabedingungen
bringen. Dafür analysierten sie über 200.000 sogenannte SNP-Marker, das sind
Variationen einzelner Basenpaare in der DNA, dem Träger der Erbinformation. Sie
fanden SNP-Marker, die mit guter oder schlechter Fitness der Pflanzen bei
verschiedenen Klimafaktoren einhergingen.
Flexible Anpassung
Für die Anpassung an unterschiedliche Klimafaktoren sind unterschiedliche
Bereiche im Erbgut verantwortlich, schreiben die Forscher in der Studie. Ein
bestimmtes Merkmal, das zum Beispiel Vorteile bei Trockenheit bringt, würde also
in der Regel nicht bei anderen Bedingungen stören, wie etwa einem langen kalten
Winter. Dadurch können sich die Pflanzen flexibel an wechselnde
Umweltbedingungen anpassen.
Ein weiteres Forscherteam aus den USA und Frankreich unter der Leitung von
Joy Bergelson von der University of Chicago setzte 948 Ackerschmalwand-Varianten
aus Europa, Asien und Afrika in einen Park in Lille (Frankreich) und
untersuchte, wie gut die fremden Pflanzen in Frankreich wuchsen, die
Umweltbedingungen jener Orte, an denen sie ursprünglich gesammelt wurden, und
ebenfalls über 200.000 SNP-Marker. Auch sie fanden genetische Unterschiede, die
mit dem Überleben und der Fitness der Pflanzen bei Umweltbedingungen wie
Temperatur, Trockenheit, Niederschlag und unterschiedlich langen
Wachstumsperioden zusammenhängen.
Buchstabe für Buchstabe
Magnus Nordborg und seine Kollegen wollen nun jeden einzelnen Buchstaben des
Erbguts von verschiedenen lokalen Varianten vergleichen. Dies erfolgt im Rahmen
der Beteiligung des GMI am "1001-Genome-Projekt", in dem zusätzlich zur
Referenz-Sequenz das Erbgut von weiteren 1.000 Ackerschmalwand-Varianten
entschlüsselt werden soll.
Die Ackerschmalwand ist eine Lieblingspflanze der Genetiker. Das unscheinbare
Gewächs aus der Familie der Kreuzblütengewächse, zu der auch Nutzpflanzen wie
Raps, Kohl oder Rettich gehören, ist ein Modellorganismus, ähnlich wie die
Fruchtfliege (Drosophila) oder das Bakterium Escherichia coli. An ihnen werden
grundlegende Vorgänge des Lebens untersucht, die sich dann wenigstens zum Teil
auf andere Lebewesen umlegen lassen. Der Grund für die Beliebtheit der
Arabidopsis ist das relativ kleine, im Jahr 2000 vollständig entschlüsselte
Genom und der kurze Lebenszyklus von nur sechs bis neun Wochen von der Keimung
bis zur Samenreife. (red/APA)
