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Botanik: Pflanzliches Liebesgeflüster

Wir können nicht mit jedem, schon gar nicht beim Thema Nachwuchs: Wenn sich alle Sinne sträuben, haben wir wohl nicht den Traumpartner vor uns. Ähnliche Bewährungsproben stehen auch frisch gelandetem Pollen bevor, der sich in die Tiefe aufmachen will, um dort den weiblichen Gegenpart zu finden.
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Ein Windstoß, eine Bienenvisite, und schon hat eine Blüte Männerbesuch: Kleine Pollenkörnchen haften nun auf der Narbe, dem Freiland-Empfangszimmer für potenzielle Befruchter. Das Objekt der Begierde allerdings hält sich bedeckt, es liegt meist in den Tiefen des Fruchtknotens vergraben. Um dorthin zu gelangen, muss der Pflanzenvater in spe einen langen Schlauch ausbilden, erst dann kann die Nachwuchsfrage direkt geklärt werden.

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Selbstinkompatibilität | Das Prinzip der genetischen Selbstinkompatibilität, mit dem sich Pflanzen vor Inzucht schützen: Stimmt das Erbgut überein, wird die Bildung des Pollenschlauches verhindert, durch den der Pollen die weiblichen Samenanlagen im Fruchtknoten erreichen würde.
Doch so weit kommt der Bewerber in der Regel nur, wenn er genehm ist – will heißen, anders als der verborgene Gegenpart. Enge Verwandtschaft oder gar eigen Blatt und Stängel sind meist höchst unerwünscht als Nachwuchspartner und werden daher strikt abgelehnt. Ihnen wird nach einem kurzen pflanzlichen Liebesgeflüster schlicht der Durchgang verwehrt – Pech gehabt, denn eine solche Chance bekommt das kleine Körnchen nie wieder.

Die genetische Basis für das chemische Zwiegespräch zwischen Pflanzenmännchen und Pflanzenweibchen bildet eine Gruppe hochspezifischer und sehr verschieden gestalteter Erbanlagen, die alle an einem Ort versammelt sind, dem S-Locus. Während Pollen – als Keimzelle – nur ein Erbgutpaket mitbringt, besitzt der Stempel, in dessen Fruchtknoten die weiblichen Samenanlagen ruhen, zwei davon – von jedem Elternteil eines. Und stimmt davon nun wiederum eins mit dem des männlichen Besuchers überein, bleibt der auf seinem Schlauchbauvorhaben sitzen.

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Klatschmohn (Papaver rhoeas) | Bei Klatschmohn (Papaver rhoeas) treibt die pflanzliche Kommunikation den frisch eingetroffenen Bewerber in den Selbstmord, wenn er als eigen Blatt und Stängel erkannt wird.
Steven Thomas und Vernonica Franklin-Tong von der Universität Birmingham haben nun dem pflanzlichen Zwiegespräch bei Klatschmohn (Papaver rhoeas) etwas genauer zugehört. Dabei stellten sie fest, dass die stille Kommunikation den männlichen Bewerber gar in den Selbstmord treibt: Nur fünf Minuten nach der ersten Kontaktaufnahme noch an Narben-Landeplatz beobachteten die Forscher eindeutige Stoppsignale für den gerade frisch begonnenen Bau des Schlauches. Und zwei Stunden später offenbarten andere chemische Fingerzeige, dass sich der Pollen offenbar in den programmierten Zelltod gestürzt hatte [1].

Auch die Wissenschaftler um Paja Sijacic von der Pennsylvania State University lauschten einmal genauer, und zwar bei Petunien der Art Petunia inflata. Hier endet ungewünschter Kontakt für den Ankömmling ebenfalls mit dem Stopp des Schlauchbaus. Verantwortlich ist dafür eine so genannte RNase. Dieses spezielle Enzym zerstört die Boten-RNA der Pollenschlauchzellen und tötet sie letztendlich ab. Bisher war jedoch der entsprechende Gesprächspartner auf Pollenseite nicht bekannt, der sich für den Fall der Akzeptanz dagegen zur Wehr setzt.

Sijacic und ihre Kollegen haben nun einen Kandidaten ganz in der Nähe der Erbanlagen für das tödliche Enzym aufgespürt – nur dort konnte es sein, sonst würde die Neuordnung des Erbguts im Rahmen der Fortpflanzung irgendwann den Kontrollmechanismus auseinander reißen und damit unbrauchbar machen. Ob sie auch wirklich den Gesprächspartner gefunden haben, überprüften die Forscher an Versuchspflanzen, denen sie das entsprechende Gen namens PiSLF einschleusten und dann die Selbstverträglichkeit überprüften. Und siehe da: Der Kandidat verhielt sich ganz entsprechend der ihm zugedachten Rolle [2].

Aus der genetischen Analyse der DNA-Sequenz konnten die Wissenschaftler außerdem auf die mögliche Funktion des davon kodierten Produktes schließen. Es scheint eng mit anderen Proteinen zusammenzuarbeiten, die als Abfallmarkierer in der Zelle tätig sind, indem sie für den Abbau vorgesehenen Objekten das kleine Molekül Ubiquitin anhängen. Vielleicht setzt Pollen, dem der Weg zum Fruchtknoten erlaubt ist, seinen Gegenspieler dadurch direkt außer Kraft. Oder aber er greift schon einen Schritt früher ein und lässt ein weiteres Enzym abbauen, auf das die RNase dringend angewiesen ist, weil es ihr den Weg an ihren Wirkungsort, das Zytoplasma, ermöglicht.

Satz für Satz werden so die komplizierten Verhandlungen auch für uns Menschen etwas verständlicher. Doch bis sie sich zu einem kompletten Buch zusammenfügen, gilt es noch so manches leise Detail zu erhaschen.
22.05.2004

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 22.05.2004

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