Wie sich Petunien vor Selbstbefruchtung schützen

19. Jänner 2015, 13:59
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Mechanismus zur Erkennung der eigenen Pollen ähnelt offenbar der Immunabwehr bei Wirbeltieren

Zürich - Pflanzen benötigen Strategien, um eine Selbstbefruchtung durch ihren eigenen Pollen zu verhindern. Nur so können sie Inzucht und damit genetische Fehler in Form von Missbildungen oder Dysfunktionen vermeiden. Für die Unterscheidung zwischen Eigen- und Fremdpollen nutzen Pflanzen den sogenannten Selbstinkompatibilität- oder SI-Mechanismus, der sich auf molekularer Ebene abspielt.

Bisherige Studien zeigen, dass Pflanzen - und auch Tiere - eine so genannte Eins-zu-eins-Erkennung entwickelt haben: Ein männliches Protein ist in der Lage, ein weibliches Protein zu erkennen, was, falls nötig, eine Abwehrreaktion in Gang setzt. Nun berichten Botaniker um Timothy Paape von der Uni Zürich und Ken-ichi Kubo vom japanischen Nara Insitute of Advanced Science and Technology in "Nature Plants" von der Entdeckung eines neuen SI-Systems, das anders als die bis anhin beschriebenen Eins-zu-eins-Systeme funktioniert - bei Petunien.

Größtes bekanntes System

Sie konnten zeigen, dass das System der Petunie sehr komplex ist: Bei diesen Nachtschattengewächsen sind nämlich nicht nur je ein männliches und ein weibliches Protein, sondern viele Proteine an der Selbsterkennung und der daraus folgenden Selbstinkompatibilität beteiligt. 18 männliche Proteine erkennen zusammen 40 weibliche Proteine, die schließlich giftig für den eigenen Pollen sind und dadurch eine Befruchtung verhindern.

"Dieses umfassende Selbstinkompatibilitäts-System ist das größte, das bisher in einer Pflanze nachgewiesen wurde", sagt Paape. "Noch nie wurde eine derart große Anzahl an unterschiedlichen genetischen Kopien in einer Art gefunden". Der Selbstinkompatibilitäts-Mechanismus funktioniert dabei ähnlich wie die Erkennung eines Pathogens, bei der eigene Proteine den Erreger identifizieren und dieser in der Folge außer Gefecht gesetzt wird.

Vielversprechendes Modell

Die Vorgänge seien hochkomplex: Mal erkennt ein einzelnes männliches Protein mehrere weibliche Proteine, während ein einzelnes weibliches Protein oft nur von wenigen männlichen erkannt wird. "Der Selbstinkompatibilitäts-Mechanismus ist außerdem der Immunabwehr bei Wirbeltieren, also auch bei Menschen, sehr ähnlich", so Paape.

Komplexe Abwehrmechanismen seien in Tiermodellen aber schwierig zu untersuchen, da sowohl im Wirt wie auch im Pathogen die interagierenden Gene gefunden werden müssten. "Genau hier bringt unser System große Vorteile, um die Evolution von komplexen Abwehrmechanismen auf genetischer Ebene zu verstehen." (red, derStandard.at, 19.1.2015)

  • Die Petunie (hier Petunia integrifolia) verfügt über das umfangreichste bekannte System zur Inzucht-Prävention bei Pflanzen.
    lith.: wikimedia/m.s. del., j.n.fitch

    Die Petunie (hier Petunia integrifolia) verfügt über das umfangreichste bekannte System zur Inzucht-Prävention bei Pflanzen.

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