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Bestäubung: Gen bestimmt Präferenz

pressemitteilung vom 28. März 2007

Petunien gehören zu den Pflanzen, die zu ihrer Vermehrung bestäubende Insekten benötigen, im vorliegenden Fall also auf tagaktive Bienen oder nachtaktive Falter angewiesen sind. Biologen des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NCCR) Überlebenserfolg von Pflanzen haben in diesem Zusammenhang entdeckt, dass die Modifizierung eines einzigen Gens ausreicht, um die Fähigkeit zur Anlockung von Insekten dahingehend zu verändern, dass ein bestimmter Bestäuber bevorzugt wird. Dieses Resultat wurde kürzlich Wissenschaftsjournal The Plant Cell* publiziert.

Das Team von Professor Cris Kuhlemeier an der Universität Bern untersucht seit mehreren Jahren die Genetik der Petunie, so dass diese Pflanze aus der Familie von Kartoffeln oder Tomaten mittlerweile als Modellpflanze für unterschiedliche Versuche gilt. Maria Elena Hoballah arbeitet als Post-Doktorandin in diesem Forschungsteam. Als Spezialistin für Entomologie und Ökologie interessiert sie sich vor allem für die Beziehungen zwischen Pflanzen und Insekten. Zusammen mit ihrem Kollegen Thomas Gübitz, Evolutionsbiologe und Genetiker, ist es ihr gelungen aufzuzeigen, dass ein Gen, das für die Farbgebung der Blütenblätter mitverantwortlich ist (AN2), eine entscheidende Rolle in der Anlockung von bestäubenden Insekten spielt.

«Die Expression des Gens AN2 ist für die Produktion von Pigmenten, den sogenannten Anthocyaninen verantwortlich », erklärt die Biologin, «denn diese Anthocyanine verleihen der Blüte der Petunia integrifolia ihre rot-violette Farbe, die von der Biene Bombus terrestris besonders bevorzugt wird. Ist AN2 hingegen nicht exprimiert, produziert die Blüte keine Anthocyanine und bleibt weiss. In diesem Fall wird sie eher von Nachtfaltern angeflogen, den Schwärmern Manduca sexta.» Die Veränderung eines einzigen Gens reicht also aus, um einen Wechsel der Blütenfarbe herbeizuführen und damit die Präferenz der spezifischen Bestäuber zu verschieben.

Damit diese Studie durchgeführt werden konnte, mussten sowohl Expertisen aus der Molekularbiologie wie auch aus der Verhaltensökologie vereinigt werden. Der Zusammenschluss dieser Expertisen, welche nur selten gleichzeitig in ein und derselben Forschungsgruppe vorkommen, sind eine der Besonderheiten des NCCR Überlebenserfolg von Pflanzen, dem von der Universität Neuenburg geleiteten nationalen Netzwerk für Forscher.

Maria Elena Hoballah, Thomas Gübitz und Kollegen haben in einem ersten Arbeitsschritt Laborversuche durchgeführt, um Tochtergenerationen dieser zwei Petunien zu produzieren, in denen AN2 zur Expression kommt bzw. nicht exprimiert wird. Anschliessend führten die Biologen Bestäubungstests im Gewächshaus sowie im Freiland, in Uruguay, durch, wo die Wildformen dieser zwei Petunienarten dieselben Farbunterschiede aufweisen: die Petunia integrifolia hat violette Blüten und die Petunia axillaris hat weisse.

Die Blütenfarbe ist aber nicht alles. Die Forscher haben vor, ihre genetische Studie auszudehnen. Sie wollen weitere Faktoren untersuchen, welche die Petunie zur Anlockung von bestäubenden Insekten einsetzt, beispielsweise Form, Duft oder Nektar, eine Substanz, welche die Pflanze den Insekten als Belohnung für ihren Beitrag zur pflanzlichen Vermehrung schenkt.

*Originalartikel: Single Gene-Mediated Shift in Pollinator Attraction in Petunia
Maria Elena Hoballah, Thomas Gübitz, Jeroen Stuurman, Larissa Broger, Mario Barone, Therese Mandel, Alexandre Dell'Olivo, Maeva Arnold, and Cris Kuhlemeier
http://www.plantcell.org/cgi/content/abstract/tpc.106.048694v1

kontakte

Dr. Maria Elena Hoballah
Universität Bern
Tél. 031 631 37 77
maria.hoballah@ips.unibe.ch

Dr. Thomas Gübitz
Universität Bern
Tél. 031 631 37 66
thomas.guebitz@ips.unibe.ch