Gen-Doppelung macht Blüten groß, Bestäuber beeinflussen Form
In mehrjähriger Forschungsarbeit haben die Wissenschafterinnen und Wissenschafter 1.800 Pflanzen von 40 Standorten aus dem gesamten Verbreitungsgebiet dieser Art (Lithophragma bolanderi) analysiert und auch selbst genetisch veränderte Pflanzen erzeugt, wie es in einer Aussendung der Uni Salzburg heißt. Der Grund für den Aufwand war, dass die Blüten dieser Art eine überraschend große Bandbreite an Formen und Größen zeigen und sich auch in ihrer Farbe unterscheiden können - und das mitunter sogar am selben Standort.
Die Frage war auch, ob sich das variable Aussehen vor allem nach den Vorlieben der die Pflanzen vornehmlich bestäubenden Insekten richtet. Im Fall dieses Steinbrechgewächses sind das vor allem zwei kleine Falterarten. Eine davon hat sich vermutlich über Jahrmillionen hinweg in enger Abstimmung mit der Pflanze weiterentwickelt. Sie bestäubt Lithophragma bolanderi nicht nur, sondern legt in der Blüte auch ihre Eier ab. Die dann dort geschlüpften Larven fressen in der Folge auch einen kleinen Teil der Samen der Pflanzen - mit Duldung letzterer.
Die enge Verbindung zu den hoch spezialisierten Bestäubern könne die offensichtliche Blütenvielfalt aber keineswegs erklären. "Mit einer groß angelegten Untersuchung, die vor acht Jahren begonnen hat, ist es uns nun gelungen zu zeigen, dass große Genommutationen für die große Blütenvielfalt mitverantwortlich sind", wird Studien-Letztautor Magne Friberg von der Lund Universität (Schweden) zitiert. Dabei kommt es zur Verdoppelung und sogar zu Vervier- oder Versechsfachung der gesamten Chromosomensätze des Pflanzen-Erbguts.
Lange Geschichte der genetischen Vervielfachung
Die neuen Analysen zeigten nun, dass solche Genabschriften in der langen Entwicklungsgeschichte des Steinbrechgewächses immer wieder stattgefunden haben. Und sie haben auch Auswirkungen auf das Aussehen: "Pflanzen mit vierfachem und sechsfachem Chromosomensatz haben größere Blüten und Blüten mit einer anderen Form als Pflanzen mit doppeltem Chromosomensatz", so Gross, die das mit Kollegen auch bei Pflanzen gezeigt hat, bei denen der Chromosomensatz gezielt vervielfältigt wurde. So offenbarte sich auch, dass "die natürliche Selektion der Bestäuber dann vor allem die Form der Blüten beeinflusst" haben muss, so Friberg.
(S E R V I C E - https://doi.org/10.1073/pnas.2505119122)
Zusammenfassung
- Ein internationales Forschungsteam hat 1.800 Pflanzen des kalifornischen Steinbrechgewächses Lithophragma bolanderi an 40 Standorten untersucht und dabei eine große Vielfalt an Blütengrößen, -formen und -farben festgestellt.
- Die Studie zeigt, dass Vervielfachungen des Erbguts, insbesondere die Verdoppelung bis Versechsfachung der Chromosomensätze, zu größeren und anders geformten Blüten führen.
- Während genetische Faktoren vor allem die Größe beeinflussen, wirkt sich die Anpassung an spezialisierte Bestäuber wie zwei Falterarten hauptsächlich auf die Form der Blüten aus.