Gemischtes Doppel

News: Gemischtes Doppel

Sex bei Blütenpflanzen ist ziemlich kompliziert. Denn sie begnügen sich nicht mit der Verschmelzung von Spermakern und Eizelle, sondern führen eine doppelte Befruchtung durch, bei der das Nährgewebe des Samens mit einem dreifachen Chromosomensatz entsteht. Die Teichrosen halten sich jedoch nicht ganz an dieses Schema - und scheinen damit als "lebendes Fossil" zwischen den Nacktsamern und den Bedecktsamern zu stehen.

Andreas Jahn

Wie viele Kinder mussten sich schon die Geschichte von den Blüten und den Bienchen anhören, um so in ein heikles Thema eingeführt zu werden? Doch die Vermehrung der Bedecktsamer (Angiospermae) erweist sich bei näherer Betrachtung als gar nicht so einfach. Denn hinter der scheinbar simplen Blütenbestäubung verbirgt sich in Wahrheit ein komplizierter Mechanismus: Sobald ein männliches Pollenkorn auf die Narbe einer Blüte gelangt, wächst es hier zu einer Minipflanze heran. Dabei entsteht ein langer Pollenschlauch, der durch den Griffel der Blüte dringt und so schließlich zum Fruchtknoten gelangt.

Sein weibliches Gegenstück im Zentrum der Blüte, der Embryosack, kann man ebenfalls als eine eigenständige winzige Pflanze betrachten. Sie besteht im Wesentlichen aus einer großen zentralen Zelle mit zwei Zellkernen – den so genannten Polkernen –, während die eigentliche Eizelle eher unscheinbar am Ende sitzt. Sowohl Pollenschlauch als auch Embryosack haben ihre Reifeteilung hinter sich, sodass sie nur noch über einen einfachen, haploiden Chromosomensatz verfügen.

Sobald der Pollenschlauch den Embryosack erreicht hat, findet eine doppelte Befruchtung statt: Ein Spermakern verschmilzt mit dem Kern der Eizelle und bildet den diploiden Embryo. Gleichzeitig verschmelzen die beiden Polkerne zusammen mit einem zweiten Spermakern, sodass die Zentralzelle dann über einen dreifachen Chromosomensatz verfügt, also triploid wird. Aus ihr entsteht das nährstoffreiche Endosperm, das den jungen Embryo des Samens versorgt. Durch diese doppelte Befruchtung stellt die Pflanze sicher, dass sie das kostbare Nährgewebe nur dann bildet, wenn die Befruchtung erfolgreich war und ein neuer Embryo heranwächst.

Die Nacktsamer (Gymnospermae), zu denen die Nadelhölzer gehören, verzichten dagegen auf eine doppelte Befruchtung. Hier bleibt das Nährgewebe haploid.

Doch wie kam es in der Evolution zur Bildung des triploiden Endosperms der Bedecktsamer? Eine Antwort können hierzu die Seerosengewächse (Nymphaeaceae) liefern – eine Familie, die an der Basis der Angiospermen steht. Joseph Williams und William Friedman von der University of Colorado schauten sich hierbei den Vertreter Nuphar polysepalum näher an. Mit Hilfe von Fluoreszenzmikroskopie konnten sie den DNA-Gehalt des Embryos und des Endosperms vermessen. Und dabei zeigte sich, dass das Endosperm nicht triploid, sondern nur diploid ist.

Damit scheint Nuphar polysepalum ein "lebendes Fossil" im Übergang zwischen Gymnospermen und Angiospermen zu sein. Die Teichrose führt zwar schon eine doppelte Befruchtung durch, die weiblichen Polkerne verschmelzen dabei jedoch nicht.

Die Frage nach dem Ursprung des Endosperm ist wichtiger, als es zunächst scheint. Denn schließlich stellt es, verpackt in den Früchten von Mais, Reis, Weizen und anderen Getreidearten, die Haupternährungsquelle der Weltbevölkerung sowie ihrer Haustiere dar. "Jede Zivilisation", betont Williams, "beruht auf dem triploiden Endosperm."