Sex und Anpassung bei Pflanzen

Forscher untersuchen, wie das sexuelle Fortpflanzungssystem einer Pflanze ihre Entwicklung und die Fähigkeit zur Anpassung an die sich schnell verändernden Umgebungen beeinflusst.

Klimawandel und Umwelt

Wenn Pflanzen ihre geographische Verbreitung erweitern und sich in neuen Lebensräumen ansiedeln, treten genetische Veränderungen auf und sie sind gezwungen, sich an neue Bedingungen anzupassen. Diese Fähigkeit, sich an eine sich verändernde Umwelt anzupassen ist angesichts des globalen Klimawandels besonders wichtig. Das EU-finanzierte Projekt SEX-NGS (Sex-linked loci, sexual specialization and local adaptation in Mercurialis annua complex) wollte herausfinden, wie die sexuellen Fortpflanzungssysteme von Pflanzen sich auf ihre Fähigkeit zur Anpassung an sich schnell verändernde Umgebungen auswirkt. Wie Gene über Generationen hinweg übertragen werden, hängt vom sexuellen Fortpflanzungssystem der Pflanze ab. "Inzucht"-Systeme, bei denen Nachkommen von eng verwandten Eltern (bei denen beide Geschlechtsorgane in der Regel auf der gleichen Pflanze vorhanden sind) gezeugt werden, haben eine geringe genetische Variation. Im Gegensatz dazu fördern sexuelle Systeme, die die "Auskreuzung" erlauben, genetische Variation durch die Paarung von zwei separaten, genetisch verschiedenen männlichen und weiblichen Elternpflanzen. SEX-NGS verwendete das einjährige Kraut Mercurialis annua, das sich sowohl durch Inzucht als auch durch Auskreuzung reproduzieren kann, als Modell, um die genetische Anpassung zu studieren. Die Forscher untersuchten, wie sich die Gene der Pflanze während der Ausbreitung von ihrem Ursprung am östlichen Mittelmeer aus nach Frankreich und ins Vereinigte Königreich verändert haben. Mithilfe modernster genetischer Analysen fanden sie heraus, dass Pflanzen in der Nähe der Ausbreitungsgrenzen weniger genetische Vielfalt aufwiesen als die angestammten Populationen, wahrscheinlich aufgrund von Inzucht. Allerdings verfügten diese Spezies über genügend genetische Vielfalt, um sich zu entwickeln und sich während ihrer Ausbreitung in Europa an die neue Umgebung anzupassen. Die genetische Vielfalt wurde vermutlich durch Auskreuzung von Pflanzen an den Ausbreitungsgrenzen mit Pflanzen aus anderen Ländern bewahrt, was den Beitrag der getrennten Geschlechter bei der Anpassung hervorhebt. Die im Rahmen des Projekts entwickelten Techniken werden nun angewandt, um wichtige kommerzielle Arten wie die Grundnahrungsmittel Maniok und die Biokraftstoffpflanze Jatropha zu untersuchen. Der Vergleich der Gene in diesen Arten wird wertvolle Einblicke dazu liefern, wie die Pflanzen sich an Stress wie Dürre und Krankheit, die durch den Klimawandel drohen, anpassen können.

Schlüsselbegriffe

Sexuelle Fortpflanzung, Evolution, Pflanzen, sexuelle Spezialisierung, lokale Anpassung, Mercurialis annua

"Sex-linked loci, sexual specialization and local adaptation in Mercurialis annua complex"

Sex und Anpassung bei Pflanzen

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