Chancen für die Landwirtschaft

Grenzen überwinden: Erbgut-„Schmuggel“ in der Pflanzenwelt

Haben einen möglichen DNA-„Schmuggel“ nachgewiesen: Dr. Yanbo Mao (v. l.), Professorin Rita Groß-Hardt und Dr. Thomas Nakel. Mit diesem Wissen könnten nach Angaben der Bremer Uni künftig auch weiter entfernte Pflanzenarten miteinander gekreuzt werden. Foto: JONAS GINTER/INNOWI
+
Haben einen möglichen DNA-„Schmuggel“ nachgewiesen: Dr. Yanbo Mao (v. l.), Professorin Rita Groß-Hardt und Dr. Thomas Nakel. Mit diesem Wissen könnten nach Angaben der Bremer Uni künftig auch weiter entfernte Pflanzenarten miteinander gekreuzt werden.

Bremen - Eine Mutter und ein Vater zeugen Nachkommen – so sieht die klassische Fortpflanzung bei Menschen und Tieren aus. Für Pflanzen aber gilt, das haben Bremer Wissenschaftler um die Molekularbiologin Rita Groß-Hardt 2017 nachgewiesen: Wenn die beiden Spermazellen von zwei unterschiedlichen Vätern kommen, können sie sogar drei Elternteile haben – eine Mutter und zwei Väter (wir berichteten). Dieses Wissen ist für eine weitere Studie wichtig, in der das Team jetzt gezeigt hat, dass sich pflanzliches Erbgut an „Qualitäts-Kontrollpunkten“ „vorbeischmuggeln“ lässt.

Profitieren könnte nach Angaben der Uni Bremen die Landwirtschaft, weil mit diesen Erkenntnissen künftig auch weiter entfernte Pflanzenarten miteinander gekreuzt werden könnten.

Verschmilzt eine Eizelle mit mehr als einer Spermazelle, sprechen Forscher von Polyspermie. Was bei Menschen wie Tieren in der Regel tödlich endet, kann bei Pflanzen zu überlebensfähigen Nachkommen führen. Die Wissenschaftler hielten es schon vor ein paar Jahren für wahrscheinlich, „dass Polyspermie eine wichtige Rolle bei der pflanzlichen Evolution gespielt hat“. Es ist ein seltenes Phänomen: Mit einem speziellen Verfahren untersuchten die Wissenschaftler damals mehr als 120.000 Keimlinge der „Acker-Schmalwand“ bezüglich ihrer Entstehung und konnten tatsächlich triparentale Nachkommen ausmachen: Sieben Pflanzen hatten demnach drei Eltern.

Das Verfahren der „Drei-Eltern-Kreuzung“ wurde mittlerweile für Europa, die USA und China zum Patent angemeldet. 

Mit der Wissenschaftlerin Dr. Yanbo Mao als Erstautorin hat das Bremer Forscherteam im britischen Fachjournal „eLife“ nun eine Studie veröffentlicht, in der es nachweist, dass Pflanzen Erbgut an DNA-Checkpunkten „vorbeischmuggeln“ können. Doch warum kann dieses Wissen nützlich sein? Pflanzenzüchter streben der Uniprofessorin Groß-Hardt zufolge danach, die guten Eigenschaften von zwei verschiedenen Pflanzen durch Kreuzung zu vereinen. Der Fachausdruck für diesen Vorgang lautet „Hybridisierung“. Sie habe aber Grenzen: „Wenn die beiden Pflanzen nur entfernt miteinander verwandt sind, funktioniert die Kreuzung oftmals nicht. Das ist ähnlich wie in der Tierwelt, wo ein Hirsch und ein Pferd ja auch keine Nachkommen zeugen können“, so Groß-Hardt.

Wer aber entscheidet, ob eine Kreuzung erfolgreich ist? „In der Pflanze wird an verschiedenen Stellen überprüft, ob die Gene des Vaters verwandt genug mit denen der Mutter sind“, so die Molekularbiologin. Neben Checkpunkten in der Eizelle passt auch das umgebende Nährgewebe auf, welches das Erbgut passieren muss. Dieses führe eine regelrechte Qualitätskontrolle durch und prüfe die DNA hinsichtlich Chromosomenanzahl und Verwandtschaftsgrad. „Wenn die DNA des Vaters dieser Prüfung nicht standhält, stirbt der Samen ab“, so Groß-Hardt.

Väterliches Erbgut „in die nächste Generation schmuggeln“

Das Team um Mao hat jetzt nach Angaben der Uni herausgefunden: Die DNA des ersten Vaters muss durch den Check des Nährgewebes, das Erbgut des zweiten Vaters kann währenddessen an der Qualitätskontrolle sozusagen vorbeigeschleust werden. Auf diese Weise überwinden die Forscher natürliche Grenzen: Polyspermie biete damit die Möglichkeit, zusätzliches väterliches Erbgut quasi „in die nächste Generation zu schmuggeln“, so Groß-Hardt.

Wichtig könnte diese Erkenntnis mittelfristig etwa für die zukünftige Landwirtschaft sein, denn die konventionelle Pflanzenzucht kommt der Bremer Professorin zufolge mit den starken Veränderungen durch den Klimawandel nicht hinterher. Groß-Hardt: „Wir benötigen dringend Pflanzen mit einer erhöhten Widerstandsfähigkeit beispielsweise gegen Trockenheit und Hitze. Wenn wir jetzt durch unsere Forschungsergebnisse einige Hybridierungsbarrieren umgehen und dadurch auch die positiven Eigenschaften von weiter entfernten Arten nutzbar machen können, wäre das ein Beitrag für die landwirtschaftlichen Herausforderungen der Zukunft.“ Mögliche Probleme Vorgehens sieht Groß-Hardt nicht, „wenn sich die Pflanzen mit drei Eltern gut entwickeln“.

Wann tatsächlich die ersten Produkte auf den Markt kommen können, vermag die Wissenschaftlerin schwer abzuschätzen. Erst einmal plant das Team in diesem Jahr ein erstes Pilotprojekt mit einem der nach Angaben der Biologin größten Saatgutspezialisten der Welt.

Das an der Uni hervorgebrachte Verfahren der „Drei-Eltern-Kreuzung“ wurde den Angaben zufolge bereits mit Unterstützung der Bremer Patentverwertungsagentur „Innowi“ für Europa, die USA und China zur Patentierung eingereicht.

Das könnte Sie auch interessieren

elona ist da. Ihre lokalen Nachrichten.

Mehr zum Thema:

Erfolgsgeschichte: Mit dem Octavia begann Skodas Aufstieg

Erfolgsgeschichte: Mit dem Octavia begann Skodas Aufstieg

Der Blauregen hat viel Kraft

Der Blauregen hat viel Kraft

Wandern, Waldbaden und Wellness in Bad Steben

Wandern, Waldbaden und Wellness in Bad Steben

Barock und Bio im Bliesgau

Barock und Bio im Bliesgau

Meistgelesene Artikel

Nach Ausbruch der Bienenseuche in Bremen: Sperrbezirk verkleinert

Nach Ausbruch der Bienenseuche in Bremen: Sperrbezirk verkleinert

Pyromane im Parzellengebiet

Pyromane im Parzellengebiet

Spontaner Zugriff und ein Hauptgewinn

Spontaner Zugriff und ein Hauptgewinn

Corona-Krise in Bremen: Das Rot-Kreuz-Krankenhaus wird umgekrempelt

Corona-Krise in Bremen: Das Rot-Kreuz-Krankenhaus wird umgekrempelt

Kommentare