Laborjournal 2018-06

| 6/2018 34 Journal Club Der „Stateof theWorld‘s Plants Report“ verzeich- net rund 370.000 Arten von Blütenpflanzen. Das sind 370.000 unterschiedliche Lösungen auf die Frage, wie eine Pflanze überleben und sich vermehren kann. Mit einer interessanten Variante wartet Aethionema arabicum , das arabische Stein­ täschelkraut, auf: Es bildet gleich zwei ver- schiedeneTypen von Früchten. Beide sind fast kreisförmig, sogenannte„Schötchen“, aber mit unterschiedlich gestalteten Flügeln versehen; sie enthalten einen oder aber bis zu vier Sa- men, öffnen sich bei Reife (Dehiszenz) oder bleiben geschlossen (Indehiszenz). Das klingt, als wäre dem Kraut egal, was auf ihmwächst. Aber das Gegenteil ist der Fall. „Dieses Phänomen nennt man Fruchtdimor- phimus“, erklärt Günter Theißen von der Uni- versität Jena. Unter den rund ein Dutzend Ar- beitsgruppen, die sich mit dem Steintäschel beschäftigen, sind der Genetiker sowie sei- ne ehemalige Mitarbeiterin Teresa Lenser die Spezialisten für Früchte und deren Entwick- lung. Dehiszente, also sich öffnende Früch- te mit zwei Fruchtklappen sind typisch für Brassicaceen. Man nimmt an, dass sie die evo- lutionär ältere Form in der Familie darstellen, obwohl sich indehiszente Früchte mehrfach unabhängig entwickelt haben. Das Steintäschel indes bildet nicht exklu- siv die eine oder andere Fruchtform, sondern beide Formen mehr oder weniger gleichzei- tig. Die Forscher vermuten, dass das eine An- passung anwechselnde Umweltbedingungen ist. Theißen: „Die Pflanze will damit vermut- lich sicher gehen, dass wenigstens einige ih- rer Nachkommen überleben. Das bezeichnen wir als ‚ Bet Hedging ‘ – eine ‚ Life History Stra- tegy ‘, bei der nicht alles auf eine Karte gesetzt wird. Dies ermöglicht der Pflanze, insbeson- dere unter schwer vorhersehbaren Umwelt- bindungen mit mehr oder weniger begrenz- ten Ressourcen zu überleben.“ Das Phänomen ist lange bekannt. Schon 1901 hatte der Botaniker Hermann Graf zu Solms-Laubach es ausführlich beschrieben. Doch weiß man noch nichts über die Mecha- nismen, die dahinter stecken. Lenser schaute sich daher die Pflanze und einige nahe Ver- wandte erst einmal genau an – und stellte fest, dass Aethionema arabicum überwiegend am Hauptspross große, mehrsamige Früchte bil- det, die sich öffnen. An den Seitentrieben ent- wickelt die Pflanze dagegenmehrheitlich klei- ne, einsamige Schließfrüchte ( Plant Physiol. 172: 1691-707). „ Last Minute “-Entscheidung „Teresa hatte dann eine tolle Idee,“ erzählt Theißen.„Sie schnitt bestimmte Äste und Zwei- ge gezielt ab und überprüfte, ob das eine Aus- wirkung auf die Früchte hat.“ Ergebnis: Jemehr sekundäre Zweige sie entfernt hatte, desto mehr große, dehiszente Früchte bildete das Steintäschel auf den verbliebenenTrieben. Auf dieseWeise können die Forscher also steuern, welche Art von Früchten die Pflanze überwie- gend bildet. Aus dieser Erkenntnis stellte sich den Je- naern die Frage, wann die Pflanze die Entschei- dung trifft, welche Frucht aus einer Blüte ent- stehen soll. In der Knospe und demersten Blü- tenstadiumsind nämlich alle Strukturen so an- gelegt, dass eine große, mehrsamige Frucht entstehen sollte.„Dann aber trifft die Pflanze eine„ Last Minute “-Entscheidung – nämlich bis spätestens zwei Tage nach der Anthese, der Reifung der Antheren“, erklärt Theißen. Offensichtlichwill die Pflanze dieWeichen für die weitere Entwicklung so spät wie mög- lich stellen, um so lange wie möglich auf Ver- änderungen in der Umwelt reagieren zu kön- nen – und somit die Fitness zu erhöhen. Das kannman direkt beobachten, weil nur bei den Blüten, aus denen große, vielsamige Früchte entstehen, die Fruchtknoten früh erkennbar wachsen.Weist die Entscheidung indes in Rich- tung indehiszenter Frucht, werden bestimm- te Strukturen, wie etwa ein Teil der Samen- anlagen, im Fruchtknoten abgebaut – bezie- hungsweise entwickeln sich nicht. Die Frage nach der Regulierung war mit diesen Erkenntnissen natürlich nicht ansatz- weise beantwortet. Aus den Beobachtungen nahmen Theißen und Co. aber an, dass eine Art korrelative Dominanz im Spiel ist – dass also ein Pflanzenorgan die Entwicklung eines anderen behindert. Beispielsweise könnte die durch das Hormon Auxin vermittelte Domi- nanz des Haupttriebs dafür sorgen, dass dort große Früchte entstehen. „Diese Hypothese hatten wir in unserem Paper zunächst aufgestellt“, erzählt Theißen. „Aber einer der Gutachter war damit nicht ein- verstanden. Er hatte vielmehr eine Alternati- ve. Demnachwürden die zuerst entstehenden Früchte die Entwicklung späterer Früchte un- terdrücken beziehungsweise steuern. Dieses lange bekannte, aber nur wenig untersuchte Phänomen nennt man karpische Dominanz, Von kleinen und großen Früchten JENA: Ein kleines Kraut bildet verschiedene Früchte. Forscher von der Universität in Jena wollten wissen, wie es das bewerkstelligt. Blüten- und Fruchtstände von Aethionema arabicum. Foto: Teresa Lenser

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