Forscher untersuchen Evolution der sexuellen Fortpflanzung bei Pflanzen

Die Regensburger Forscher wollen in den neuen Gewächshäusern der Universität Mais kultivieren, um die molekularen Mechanismen der Befruchtung und Kornentwicklung zu untersuchen. Quelle: Foto: Shutterstock (idw)

Ein Konsortium mit Forschern aus Deutschland, England, Österreich, Portugal und den USA wird in den nächsten 3 Jahren mit mehr als 2,6 Millionen Euro gefördert. Ziel des ERA-CAPS-Netzwerks ist die Erforschung der Evolution der sexuellen Fortpflanzung bei Pflanzen – von den einfachen Laub- und Lebermoosen bis hin zu den wichtigsten Nutzpflanzen. Es sollen u.a. Gene identifiziert werden, die bei der Spermazellentwicklung verloren gingen oder die mit der für Blütenpflanzen charakteristischen doppelten Befruchtung in Zusammenhang stehen. Von der Universität Regensburg sind Prof. Dr. Thomas Dresselhaus und PD Dr. Stefanie Sprunck (Lehrstuhl für Zellbiologie und Pflanzenbiochemie) beteiligt.

Mit den Pflanzen begannen vor 470 Mill. Jahren die ersten Lebewesen das Land zu erobern. Aus sehr einfachen Arten – bspw. Algen und Moose – entwickelten sich zunächst Gefäßpflanzen wie Farne und Schachtelhalme. Später bildeten sich mit den Nacktsamern die ersten Samenpflanzen und vor rund 140 Mio. Jahren tauchten die ersten Blütenpflanzen auf. Mit über 270.000 Arten haben die Blütenpflanzen, zu denen alle Nahrungsmittelpflanzen gehören, inzwischen die meisten Gebiete auf der Erde erobert.

Durch die Anpassung an neue Lebensräume mussten Pflanzen neuartige Sexualorgane entwickeln, um bspw. die Gameten (Ei- und Spermazellen) vor Austrocknung oder veränderten Umweltbedingungen zu schützen. Aus beweglichen Spermazellen, die noch bei Moosen und Farnen vorkommen, wurden unbewegliche Spermazellen, die durch einen Pollenschlauch tief ins weibliche Gewebe zur geschützten Eizelle transportiert werden. Dieser zu den kompliziertesten biologischen Prozessen gehörende Vorgang bestimmt den Fortpflanzungserfolg und hat somit einen unmittelbaren Einfluss auf die Samen- und damit auf die Ertragsbildung bei Pflanzen. Weltweit besteht daher ein großes Interesse daran, die zugrunde liegenden molekularen Grundlagen zu verstehen.

Im Rahmen des neuen internationalen Konsortiums wird die Regensburger Arbeitsgruppe an der nur auf Neukaledonien vorkommenden ursprünglichen Blütenpflanze Amborella trichopoda und der Nutzpflanze Mais arbeiten. Zudem sollen in Regensburg Forscher aus den Partneruniversitäten ausgebildet werden. Die Wissenschaftler erhoffen sich, insbesondere die Fortpflanzungsmechanismen bei Blütenpflanzen besser zu verstehen, um dieses Wissen langfristig zu nutzen und Ertragseinbußen durch Fehler bei der Fortpflanzung zu minimieren.

Quelle: Universität Regensburg (idw)