Klimawandel beeinflusst Vererbung in Pflanzen

Klimawandel und Vererbung

Querschnitt durch einen Staubbeutel von Arabidopsis thaliana mit fünf Meiozyten im Zentrum. Die grünen Punkte sind ‚stress granules‘, die bei Temperaturen über 30°C gebildet werden. Sie sind ein Zeichen dafür, dass die Pflanzen Temperaturstress wahrnehmen. UHH/Joke de Jaeger-Braet

 

Die meiotische Rekombination, bei der es zum Austausch der Erbinformation zwischen den elterlichen Chromosomen kommt, spielt auch eine zentrale Rolle in der Pflanzenzüchtung. Durch sie können vorteilhafte Merkmale kombiniert werden, zum Beispiel die Größe von Früchten mit einer größeren Resistenz gegenüber Krankheitserregern. Erste Forschungsergebnisse zeigen, dass sich die meiotische Rekombination durch eine Erhöhung der Temperatur als Teil des Klimawandels verändert.

Um den Effekt von Temperaturveränderungen auf die meiotische Rekombination besser zu verstehen, hat ein Team des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg in Zusammenarbeit mit Kolleginnen des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) die Zellen der Pflanze Arabidopsis thaliana, in denen die meiotische Rekombination abläuft, bei erhöhter Temperatur lebend beobachtet: bei 21 Grad Celsius, unter Hitzeschockbedingungen von 30 und 34 Grad Celsius sowie nach einer Akklimatisierungsphase von einer Woche bei 30 Grad Celsius.

Die Ergebnisse bieten zum ersten Mal einen detaillierten Einblick in die Folgen von Temperaturerhöhung auf den Ablauf der meiotischen Rekombination in Pflanzen. „Dabei haben wir einen Kontrollpunkt in den Pflanzen entdeckt, der überprüft, in wie weit meiotische Rekombination korrekt abgelaufen ist“, sagt Prof. Dr. Arp Schnittger vom Institut für Pflanzenwissenschaften und Mikrobiologie am Fachbereich Biologie, der diese Studien geleitet hat.

„Der Anstieg von 21 auf 30 Grad Celsius hat die Meiose beschleunigt. Und Temperaturen von 34 Grad Celsius führen zu Rekombinationsdefekten, die zu einer schwerwiegenden Reduktion der Fruchtbarkeit der Pflanze führen.“ Im nächsten Schritt will Schnittger mit seinem Team und dem UKE die Rekombinationsdefekte genauer und vor allem auch auf struktureller Ebene beschreiben.