Arten mit verdoppeltem Genom kommen besonders häufig bei Kulturpflanzen wie Weizen, Kartoffeln oder Raps vor.
zvg
Im Zentrum der neuen Studie steht die Genomverdopplung – ein Phänomen, das bei den meisten unserer Nutzpflanzen wie Weizen, Kartoffeln oder Raps natürlich vorkommt, wie die Universität Freiburg am Mittwoch mitteilte.
Mythos widerlegt
In der Forschung galt lange die Annahme, dass eine Verdopplung des Erbguts einer Pflanze unmittelbare evolutionäre Vorteile verleiht. Bisher ging man davon aus, dass vervielfachte Gene die Widerstandsfähigkeit gegen klimatische Umbrüche direkt steigern. Die Freiburger Forschenden widerlegten diesen Mythos anhand des Glatten Brillenschötchens (Biscutella laevigata), einer alpinen Modellpflanze.
Diese kommt in der Natur in zwei Formen vor: einmal mit einfachem Erbgut und einmal mit einer verdoppelten Variante, die sich bereits vor Tausenden von Generationen gebildet hat. In ihrer Studie verglich das Team um Professor Christian Parsiod die Eigenschaften von natürlich vorkommenden diploiden und tetraploiden Individuen mit denen von synthetisch tetraploiden Pflanzen, welche im Labor durch Verdopplung des Genoms diploider Pflanzen erzeugt wurden. Die Pflanzen wurden über einen Zeitraum von mehr als drei Monaten entweder normalen Alltagstemperaturen (20 Grad Celsius) oder Stressbedingungen (über 40 Grad) ausgesetzt.
Evolutionsbremse statt Sofortgewinn
Die Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift «Pnas» veröffentlicht wurden, zeigen, dass die künstliche Genomverdopplung keineswegs sofort zu mehr Leistung führt. Im Gegenteil: Die synthetisch verdoppelten Pflanzen wuchsen langsamer und schnitten unabhängig von der Temperatur schlechter ab als die Ausgangsform.
Erst der lange Evolutionsprozess verwandelte diesen Nachteil in einen Vorteil. Jene Pflanzen, bei denen sich das Erbgut bereits vor Tausenden von Generationen natürlich verdoppelt hatte, zeigten unter Hitze eine deutlich bessere Leistungsfähigkeit. Diese Erkenntnisse könnten laut der Universität «konkrete Auswirkungen auf die Landwirtschaft» haben. Da die meisten unserer Nutzpflanzen ein verdoppeltes Genom besitzen, haben sie demnach wahrscheinlich das Potenzial, sich an die Klimabedingungen der Zukunft anzupassen.
