Grüne Branche

Entschlüsselt: Gen-Defekt ist für gefüllte Blüten verantwortlich

Genetiker der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben jetzt gemeinsam mit Forschern der University of Washington in Seattle die genetischen Grundlagen gefüllter Blüten entschlüsselt. Verantwortlich für die außergewöhnliche Blütenform ist demnach ein Fehler im genetischen Programm der Blumen. 

Gefüllte Rosen, Narzissen oder Tulpen werden wegen ihrer auffälligen und besonders attraktiven Blüten geschätzt und eigens gezüchtet. Die Jenaer Genetiker Prof. Dr. Günter Theißen und Dr. Rainer Melzer haben jetzt gemeinsam mit Wissenschaftlern der University of Washington in Seattle die genetischen Grundlagen für gefüllte Blüten entschlüsselt.

„Wir haben uns angeschaut, welche Gene für die Ausbildung der einzelnen Blütenorgane verantwortlich sind und wie sich deren Aktivität ändert, wenn sich die Blütenform ändert“, erläutert Dr. Melzer. Für Modellpflanzen wie die Ackerschmalwand oder das Löwenmäulchen sind diese Mechanismen zwar gut bekannt. Bislang war aber unklar, inwieweit diese Ergebnisse sich auf andere Blütenpflanzen anwenden lassen.

Die Genetiker haben deshalb das Erbgut der Wiesenraute (Thalictrum thalictroides), einer entfernten Verwandten der Modellpflanzen, genauer untersucht. „Was gefüllte Blüten von den Wildtyp-Blüten unterscheidet ist, dass ihre Staubblätter und Fruchtblätter in zusätzliche Kronblätter respektive Kelchblätter umgewandelt sind“, so Dr. Melzer. Wie die Genetiker in ihrer Studie nun zeigen konnten, passiert das immer dann, wenn das Gen, dessen Aktivität die Ausbildung der Organanlagen zu Staub- und Fruchtblättern reguliert, defekt ist. „Dann übernimmt ein anderes Gen die Kontrolle, das normalerweise die Ausbildung von Kelch- und Kronblättern steuert“, ergänzt Prof. Theißen.

Das defekte Gen ist das gleiche, das auch in Löwenmäulchen und Ackerschmalwand für gefüllte Blüten sorgt. „Das zeigt, wie hoch konserviert die genetischen Mechanismen der Blütenentwicklung sind“, so Prof. Theißen. Die Forscher fanden außerdem heraus, dass bei der Wiesenraute ein sogenanntes mobiles Element – ein zusätzliches Stück DNA – Ursache des Gendefekts ist. Das mobile Element baute sich in das intakte Gen ein, wodurch dieses nicht mehr korrekt abgelesen werden konnte.

Den Beweis für die Richtigkeit ihrer Hypothese lieferten die Wissenschaftler auf eindrückliche Weise: Sie schalteten bei einem Wildtyp der Wiesenraute gezielt das zur Staub- und Fruchtblattentwicklung notwendige Gen aus. Während die Pflanzen normalerweise fünf bis zwölf kronblattartige Kelch- und 40 bis 80 Staubblätter haben, entwickelten sich in den genetisch veränderten Pflanzen stattdessen prächtig gefüllte Blüten mit über 70 Kelchblättern – und ganz ohne Staubblätter. (ts/idw)