Schnelle genetische Anpassung an veränderte Umweltbedingungen nachgewiesen Klimawandel: Einjährige Pflanzen besser gerüstet - scinexx | Das Wissensmagazin
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Schnelle genetische Anpassung an veränderte Umweltbedingungen nachgewiesen

Klimawandel: Einjährige Pflanzen besser gerüstet

Ackersenf © USDA

Unkraut vergeht nicht – das gilt offenbar auch für die Folgen des Klimawandels: Wissenschaftler haben jetzt herausgefunden, dass Pflanzen mit kurzem Lebenszyklus, wie beispielsweise einjährige Kräuter, sich genetisch besser an die durch die globale Erwärmung veränderten Lebensbedingungen anpassen können als langsamer wachsende Pflanzen.

Wissenschaftler um Arthur Weis, Professor für Ökologie und evolutionäre Biologie der Universität von Kalifornien in Irvine, Steven Franks und Sheina Sim untersuchten den Ackersenf, eine krautige Pflanze, die nahezu auf der gesamten Nordhalbkugel der Erde verbreitet ist. In einem Gewächshaus verglichen sie das Wachstums- und Blühverhalten von Pflanzen aus Senfsamen, die vor einer fünfjährigen Dürreperiode eingesammelt worden waren und danach. Die Pflanzen jeder Gruppe wurden jeweils unter drei unterschiedlichen Feuchtigkeitsregimes gehalten.

Früh blühen ist Trumpf

Es zeigte sich, dass in allen Fällen die Pflanzen aus den nach der Dürre eingesammelten Samen früher blühten – unabhängig davon, ob sie wenig oder viel Wasser erhielten. Um herauszufinden, ob dieses veränderte Verhalten tatsächlich eine genetische Basis hat, führten die Forscher Rückkreuzungen durch. Diese Technik der Kreuzung von Nachkommen mit ihren Vorfahren ist bereits seit langem fester Bestandteil der Pflanzenzüchtung, wurde aber zur Erforschung von umweltbedingten evolutionären Veränderungen bisher nur bei Bakterien konsequent durchgeführt.

Wie erhofft ergab en die Kreuzungsversuche Pflanzenhybride, deren Blühzeiten zwischen denen ihrer jeweiligen Eltern lagen. „Der frühe Regen im Winter hat sich während der Dürre nicht sehr verändert, aber die späten Winter und Frühjahre waren ungewöhnlich trocken“, erklärt Franks. „Dieses Niederschlagsmuster hat einen Selektionsdruck besonders auf einjährige Pflanzen ausgeübt, früh zu blühen. Während der Dürre konnten die Frühblüher so ihre Samenproduktion abschließen bevor die Erde komplett austrocknete, während Spätblüher vertrockneten, bevor sie sich aussähen konnten.“

„Einige Arten entwickeln sich schnell genug, um mit der Umweltveränderung Schritt zu halten“, so Weis. „Die globale Erwärmung wird das Tempo dieses Wandels erhöhen, so dass einige Arten Probleme haben, mitzukommen. Pflanzen mit längerem Lebenszyklus haben weniger Generationen um sich anzupassen.“

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Sammeln für die Zukunft

Die jetzt in der Zeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences” erschienenen Ergebnisse dieser Studie sind Teil eines Programms, in dessen Rahmen Samen von heutigen Pflanzenpopulationen konserviert werden. In mehreren Jahrzehnten können Biologen dann anhand dieser Proben die Veränderungen zu ihrer dann weiterentwickelten Pflanzenwelt untersuchen. „Wenn wir heute rausgehen und eine große Anzahl von Samen einsammeln und sie einfrieren, werden sie eine Ressource für die nächste Generation von Forschern sein“, erklärt Weis. „Denn wegen der globalen Erwärmung ist die evolutionäre Explosion schon unterwegs. Wenn wir jetzt handeln, werden wir in der Zukunft die Werkzeuge haben um zu bestimmen, wie Pflanzen auf den Klimawandel reagieren.“

(University of California – Irvine, 09.01.2007 – NPO)

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