Der genetische Code galt lange als einziger Ursprung der Eigenschaften eines Lebewesens. Doch seit einigen Jahren verdichten sich zunehmend die Beweise, dass auch andere Faktoren diese Entwicklung beeinflussen und sogar in nachfolgenden Generationen noch Auswirkungen haben. Einen solchen sogenannten epigenetischen Effekt haben nun kanadische Forscher bei Bäumen beobachtet: Genetisch gleiche Sorten von Pappeln, deren Vorfahren allerdings aus verschiedenen Baumschulen stammen, reagieren unterschiedlich auf Wassermangel. Malcolm Campbell von der University of Toronto und seinen Kollegen zufolge haben die Umweltbedingungen an den jeweiligen Herkunftsorten die Umsetzung der pflanzlichen Erbinformation nachhaltig beeinflusst. Die Forscher vergleichen dies mit einem Effekt, der auch von eineiigen Zwillingen beim Menschen bekannt ist: Trotz gleichen Erbguts können sich ihre Eigenschaften stark unterscheiden, besonders wenn sie getrennt voneinander aufgewachsen sind.
Die Biologen untersuchten im Rahmen ihrer Studie drei wirtschaftlich wichtige Sorten von Pappeln, deren Stecklinge von Baumschulen aus klimatisch unterschiedlichen Regionen Kanadas stammten. Für die Experimente wurden die Bäumchen im Labor unter gleichen Bedingungen neun Wochen lang kultiviert. Dann stellten die Forscher das Gießen ein, um zu untersuchen, wie die Pflanzen mit dem Trockenstress zurechtkamen. Sie dokumentierten dazu den Beginn von Welkerscheinungen und analysierten die Genaktivitäten in den Pflanzen. Für ihre Auswertung verglichen die Wissenschaftler jeweils die Ergebnisse der genetisch gleichen Sorten unterschiedlicher Herkunft.
Wäre nur die Abfolge der Basenpaare im Erbgut die Ursache für die Trockenresistenz der Pflanzen, hätten die Ergebnisse der jeweils ?eineiigen Zwillinge? einer Sorte übereinstimmen müssen. Dem war jedoch nicht so: Es spiegelte sich die Herkunft der Stecklinge sowohl darin wieder, wann die ersten Welkerscheinungen auftragen, als auch in der Aktivierung von Genen wider, die bei Trockenheit eine Rolle spielen. Genauere Analysen der Forscher offenbarten dann, dass in den Pflanzen unterschiedliche Schaltersysteme das Erbgut beeinflussten. Es ist bereits bekannt, dass bestimmte Schalter-Moleküle auf der DNA vorliegen können, die bestimmen, ob eine Erbanlage aus- oder eingeschaltet ist. Dieses sogenannte Methylierungsmuster variierte den Ergebnissen zufolge bei den Stecklingen unterschiedlicher Herkunft.
Die Wissenschaftler vermuten, dass Pflanzen in der Lage sind, ihre eigene Genexpression nachhaltig zu beeinflussen, um auf Umweltfaktoren wie Trockenheit, Boden-Nährstoffgehalte und Krankheitserreger zu reagieren. Malcolm Campbell und seine Kollegen sehen darin eine wichtige Information für die Pflanzenzucht: Dieser “Kindergarten-Effekt” könnte die Vielfalt von Eigenschaften vieler Sorten von Pflanzen erhöhen, die vegetativ, beispielsweise durch Stecklinge, vermehrt werden.
Malcolm Campbell von der University of Toronto et al. : ?PNAS?, doi:10.1073/pnas.1103341108 wissenschaft.de ? Martin Vieweg
