Horizontaler Gentransfer: Forscher entdecken neue Form des Genaustauschs bei Pflanzen

Immer wieder beobachteten Forscher in der Vergangenheit, dass es in vielen Pflanzengruppen Arten gibt, die nicht nur den eigenen Chromosomensatz besitzen. Stattdessen trugen sie auch Chromosomen anderer Arten in sich. Bisher allerdings konnte nie richtig erklärt werden, wie der Genaustausch zwischen den Pflanzen stattfindet. Schon seit langem ist bekannt, dass diese ihr Erbgut über Samen oder vegetative Ausläufer an die nächste Generation weitergeben. Tatsächlich allerdings können einzelne Pflanzen und sogar Pflanzenarten auch untereinander Gene austauschen. Fachleute sprechen dann von einem horizontalen Gentransfer. Möglich wird dieser, wenn zwei Pflanzen miteinander verwachsen. Er kann aber auch auf künstliche Art und Weise erzeugt werden, indem der Mensch eine Pfropfung durchführt. Konkret wird dabei ein Zweig der einen Pflanze in eine Kerbe des Stamms einer anderen gesetzt.

Die Chloroplasten verkleinern sich und schlüpfen durch die Poren

Forscher des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam haben sich diesen Prozess bei Tabakpflanzen nun einmal genauer angesehen. Dazu schleusten sie zunächst Fluoreszenzgene in die DNA der Tabakpflanzen ein. Das farbige Leuchten ermöglichte es den Forschern anschließend, die Zellkerne, die Mitochondrien und die Chloroplasten exakt zu verorten. Anschließend nahmen die Forscher die Kontaktstelle zwischen den beiden Pflanzen genauer ins Visier. Dabei beobachteten sie, dass sich zwischen den angrenzenden Zellen kleine Durchgänge bildeten. Durch diese Poren gelangen dann Ausstülpungen von Zellplasma in die benachbarte Zelle. Auf diese Weise wurde eine direkte Verbindung geschaffen. Anschließend konnten die Forscher beobachten, wie die Chloroplasten einen Teil ihres Inhalts abgaben und sich immer weiter verkleinerten – bis sie nur noch auf einen Durchmesser von einem Mikrometer kamen.

Weitere Forschungsarbeiten könnten das Verständnis erweitern

Damit waren sie klein genug, um durch die kleinen Schlupflöcher in die benachbarte Pflanze zu gelangen. Tatsächlich stellten die Forscher fest, dass es sich dabei keineswegs um ein seltenes Phänomen handelt. Stattdessen fand der Genomtransfer zwischen den angrenzenden Zellen mit einer hohen Frequenz statt. Bisher konnte dieser Übertritt von einer Pflanze zur anderen nur für Chloroplasten nachgewiesen werden. Die Forscher halten es aber für denkbar, dass ähnliche Phänomene auch bei Mitochondrien und Zellkernen auftreten könnten. Um dies allerdings auch tatsächlich nachweisen zu können, sind noch weitere Forschungen nötig. Genauer untersucht werden muss zudem auch noch, welche Auswirkungen der direkte Zellaustausch zwischen den Pflanzen hat. Bisher ist nur bekannt, dass dies zur Entstehung von neuen Sorten oder Pflanzenarten führen kann. Auch parasitische Pflanzen könnten auf diese Weise Gene mit ihren Wirten austauschen.

Via: MPI