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Montag, 23.01.2017
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Pflanzen: Genom-Vervielfältigung als Artenschmiede

Forscher legen neue Erkenntnisse über Auswirkungen der „Polyploidie“ vor

Eine Vervielfältigung des Chromosomensatzes trägt bei Pflanzen rund viermal häufiger zur Entstehung neuer Arten bei als bislang angenommen. Das ist das Ergebnis einer Evolutions-Studie, über die ein internationales Wissenschaftlerteam jetzt in der „Early Edition“ der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) berichtet.
Sonnenblumen

Sonnenblumen

Mit „Polyploidie“ bezeichnen Biologen eine vererbbare Erhöhung der Anzahl von Kopien des Genoms. Jedes Chromosom, also jede Einheit des Genoms, liegt dann in den Zellen statt wie üblich in zwei Kopien mindestens dreimal vor. Während dieses Phänomen im Tierreich nur selten vorkommt, ist es bei Pflanzen häufig.

Oft treten durch diese Vervielfältigung neue Merkmale auf, so dass neue Formen der Pflanze und schließlich neue Arten entstehen können. Viele Nutzpflanzen wie Weizen, Mais oder Kartoffeln sind polyploid und dadurch ertragreicher als die Wildformen.

2.000 Artbildungsereignisse untersucht


Für ihre Untersuchung haben die Wissenschaftler der Universität Münster gemeinsam mit Kollegen aus den USA und Kanada vorhandene genetische Daten von mehr als 28.000 Gefäßpflanzenarten - Farn- und Blütenpflanzen - verglichen und rund 2.000 Artbildungsereignisse untersucht.


Bei Blütenpflanzen ist die Entstehung neuer Arten in 15 Prozent der Ereignisse mit einer Erhöhung der Anzahl der Genom-Kopien verbunden. Bei Farnen sind es sogar 31 Prozent. Rund 35 Prozent der untersuchten Arten sind polyploid.

Polyploidie evolutionärer Vorteil?


„Die Entstehung neuer Arten durch das Auftreten von Polyploidie ist bei Gefäßpflanzen viel häufiger als bislang angenommen“, sagt Troy Wood vom Institut für Evolution und Biodiversität der Universität Münster, der federführend an der Studie beteiligt ist. „Pünktlich zum Darwin-Jahr ist es uns gelungen, das Geheimnis des Ursprungs eines großen Teils der Artenvielfalt bei Pflanzen zu erklären.“

Die Studie zeigt auch, dass Pflanzen, die einen vervielfältigten Chromosomensatz haben, nicht mehr neue Arten hervorbringen als ihre engen Verwandten mit einem einfachen oder weniger stark vervielfältigten Chromosomensatz.

Wood sagt dazu: „Das ist auch ein wichtiges Ergebnis. Viele Botaniker sehen in dem Auftreten von Polyploidie eine Anpassung, die mit einem evolutionären Vorteil verbunden ist. Unsere Untersuchung legt nahe, dass dies nicht unbedingt der Fall sein muss.“
(idw - Universität Münster, 13.08.2009 - DLO)
 
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