Zürcher Forschende haben in Pflanzen den Mechanismus zur Verhinderung von Selbstbefruchtung wiederhergestellt. Damit könnten laut den Fachleuten in Zukunft die Erträge in der Landwirtschaft gesteigert und bedrohte Pflanzenarten erhalten werden. „Wir haben damit die Evolution rückgängig gemacht“, sagte Studienleiter Kentaro Shimizu, Evolutionsbiologe an der Universität Zürich (UZH). Die Resultate wurden am Mittwoch im Fachblatt „Nature Communications“ veröffentlicht.
Auf den Spuren Darwins
Schon Charles Darwin erkannte, dass einige Pflanzen in der Lage sind, sich selbst zu bestäuben, während andere auf Fremdbefruchtung angewiesen sind. In seinem Buch „Die Entstehung der Arten“ (1859) argumentierte er, dass die Selbstbefruchtung ein Vorteil sein könnte, wenn nur wenige Partner zur Verfügung stehen. Gleichzeitig kann Selbstbefruchtung aber auch Nachteile mit sich bringen, wie beispielsweise eine verringerte genetische Vielfalt, die Anfälligkeit für Krankheiten und Umweltveränderungen erhöhen könnte.
Seit dieser Forschung vor über 160 Jahren untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Selbstbefruchtung von Pflanzenarten. Ihr molekularer Mechanismus ist bis jetzt aber in weiten Teilen unverstanden geblieben, wie Shimizu erklärte. Bekannt war laut dem Forscher jedoch, dass sogenannte polyploide Arten deutlich öfter dazu fähig sind, sich selbst zu befruchten, als diploide Arten. Polyploide Arten, zu denen etwa Raps gehört, verfügen im Gegensatz zu diploiden Arten über mehr als zwei Sätze von Chromosomen in ihren Zellen.
Experimente sollen ausgeweitet werden
Die Forschenden der UZH führten deshalb an einer polyploiden Modell-Pflanzenart namens Arabidopsis kamachtica Experimente durch. Dabei konnten sie zeigen, dass die Mutation in einem Gen mit dem Namen SCR-B eine dominante Selbstbefruchtung bewirkt. Diese Erkenntnis eröffne Möglichkeit, Selbstbefruchtung, zumindest in der Modellpflanzenart, experimentell zu regulieren, sagte Shimizu. In einem nächsten Schritt wollen die Forschenden die Experimente auf weitere Pflanzenarten ausweiten.
Künftig sollen die Resultate in der Züchtung von Kulturpflanzen dabei helfen, gewünschte Eigenschaften zu erhalten. Außerdem sei die Überwachung der Selbstbefruchtung für die Erhaltung gefährdeter Arten von Bedeutung, so der Forscher.
