Wissen
12.07.2018

Keuschheitsgürtel: Wie sich Pflanzen vor Inzucht schützen

Zwitterpflanzen vermeiden Selbstbefruchtung einer neuen Erhebung zufolge durch ein Schlüssel-Schloss Prinzip.

Viele zwittrige Pflanzen erkennen nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, ob Pollen eigen oder fremd sind, um sich nicht selbst zu bestäuben. Weil dafür zwei Komponenten zusammenpassen müssen, sind evolutionäre Veränderungen schwer, aber mit Zwischenstufen und unvollständigen Schlüsselsätzen am ehesten möglich, so Forscher des Institute of Science and Technology (IST) Austria im Fachblatt Genetics.

Ein Team um Katarina Bodova und Melinda Pickup vom IST Austria in Klosterneuburg (NÖ) untersuchte mit populationsgenetischen Simulationen und theoretischen Analysen, unter welchen Umständen neue Paarungstypen bei Pflanzen mit sogenannten "nicht-selbst-Erkennungssystemen" wie Petunien und Löwenmäulchen entstehen können.

Pflanzlicher Keuschheitsgürtel

Landet der männliche Pollen eines solchen Gewächses auf der weiblichen Narbe, sollte er den Schlüssel zu deren Keuschheitsgürtel in Form wachstumshemmender Giftstoffe mitbringen. Solch ein Pollen hat ein ganzes Arsenal solcher Schlüssel in Form von "F-Box-Genen", die Gegenmittel gegen alle Giftstoffe produzieren, außer jenem auf der eigenen Narbe. So können sich Pflanzen nur mit genetisch anderen Individuen mischen und Selbstbefruchtung wird vermieden, die zur Inzucht führen würde.

Bei Pflanzen mit solchen Erkennungssystemen gibt es eine große Vielfalt an Schlüssel-Schloss-Kombinationen (Paarungstypen), bisher war jedoch ein Rätsel, wie diese entstehen konnten. Bei Veränderungen auf der weiblichen Seite entsteht ein Gift, zu dem es noch kein Gegenmittel gibt, und sie kann sich mit niemandem paaren. Wenn sich bei den männlichen Pollen etwas ändert, haben sie Schlüssel, die zunächst zu keinem Schloss passen, erklärten die Forscher in einer Aussendung.

Neue Paarungstypen

Es gibt aber verschiedene Wege, über die sich neue Paarungstypen bilden können, fanden sie heraus. Dies könne über Zwischenstufen passieren, die sich ausnahmsweise selbst befruchten dürfen, oder solche, bei denen das unterbunden wird. Die Kosten für Selbstbefruchtung müssten auf jedem Fall hoch sein, sonst gäbe es keine Veränderungen. Ein unvollständiger Schlüsselbund bei den Pollen, also wenn ihnen F-Box Gene mit Gegenmitteln fehlen, sei ebenfalls wichtig für die Entwicklung neuer Paarungstypen. Denn wenn sie Schlüssel für sämtliche Variationen weibliche Narben besitzen, können sie alle erobern und müssen keine neuen zurechtfeilen und ausprobieren.