Aktuelles: Fortpflanzung ohne Sex

Die Alexander von Humboldt-Stiftung hat der Pflanzengenetikerin Dr. Xixi Zheng ein zun?chst zweij?hriges Forschungsstipendium für ihre Untersuchungen zur Parthenogenese bei Getreide verliehen. Das Forschungsvorhaben der Wissenschaflerin, die früher am Center for Excellence in Molecular Plant Sciences an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shanghai forschte, wird am Lehrstuhl für Zellbiologie und Pflanzenbiochemie der Universit?t Regensburg in der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Thomas Dresselhaus durchgeführt.

?Im Rahmen dieser Auszeichnung m?chte Frau Dr. Zheng bei uns an der Universit?t Regensburg die molekularen Mechanismen der Parthenogenese bei der eng mit Mais-verwandten Getreideart ?stliches Gamagras untersuchen“, erl?utert Zellbiologe Professor Dr. Thomas Dresselhaus. ?Parthenogenese kommt bei vielen Wildpflanzen, etwa dem L?wenzahn vor, aber nicht bei unseren wichtigsten Nutzpflanzen. Die Entdeckung von Parthenogenese-Genen hat dabei sehr hohes Anwendungspotential in der Pflanzenzüchtung und Landwirtschaft durch die Erzeugung haploider Linien und klonaler Samen.“

Parthenogenese, was so viel wie "Jungfernzeugung“ bedeutet, ist eine Schlüsselkomponente von Apomixis (ungeschlechtliche Vermehrung durch Samen) und beschreibt die spontane Embryoentwicklung aus einer unbefruchteten Eizelle. Durch Apomixis entstehen Nachkommen, die genetisch mit der Mutterpflanze identisch sind. Alle agronomisch wichtigen Getreidearten – etwa Mais, Weizen, Gerste oder Reis - zeigen weder Parthenogenese noch Apomixis und erzeugen Samen, die das Erbmaterial beider Eltern enthalten und entsprechend inhomogene Nachkommen erzeugen. Das ist in der Pflanzenzüchtung unerwünscht. Homogenes Saatgut wird für die Landwirtschaft und den Gartenanbau nach aufwendigen Züchtungs- und Kreuzungsverfahren hergestellt, wobei allein die Herstellung homogener Elternsorten etwa 12 Jahre dauert.

?Aus haploiden parthenogenetischen Linien k?nnen in einem Schritt 100 Prozent diploide homogene Linien für die Pflanzenzüchtung und die Saatgutherstellung erzeugt werden,“ erkl?rt Dr. Xixi Zheng. ?Ich m?chte dieses Problem jetzt l?sen, indem ich zun?chst versuche, die molekularen Grundlagen der Parthenogenese bei der wilden Getreidepflanze ?stliches Gamagras (Tripsacum dactyloides) zu verstehen und anschlie?end entsprechende Gene in Mais und anderen Nutzgr?sern so umzuprogrammieren, dass diese ebenfalls in die Lage versetzt werden, Embryonen ohne Befruchtung durch Jungfernzeugung zu erzeugen.“

Aufgrund der engen evolution?ren Verwandtschaft zwischen Gamagras und Mais k?nnen aus beiden Pflanzenarten die Genexpressionsmuster sexueller und parthenogenetischer Eizellen verglichen werden, um Gene zu identifizieren, die in der Lage sind, Parthenogenese zu induzieren bzw. in sexuellen Eizellen zu unterdrücken. ?Das gastgebende Labor an der Universit?t Regensburg z?hlt weltweit zu den führenden Arbeitsgruppen im Bereich der Erforschung pflanzlicher Reproduktionsvorg?nge und zu den wenigen Laboren, die in der Lage sind, Eizellen zu isolieren,“ freut sich die Gastwissenschaftlerin. ?Mit Mais als Modellsystem bin ich recht gut vertraut, nachdem ich sechs Jahre lang im Bereich der N?hrstoffallokation von Maissamen geforscht habe.“ Die Erforschung der frühen Prozesse der Samenbildung und die Aussicht, das geschaffene Wissen über Parthenogenese auf landwirtschaftlich wichtige Nutzgr?ser übertragen zu k?nnen, beschreibt sie als ?absolut neues und aufregendes Abenteuer“: ?Und Regensburg ist dafür genau der richtige Ort.“

Das Humboldt-Forschungsstipendium bietet der Forscherin jetzt die M?glichkeit, selbst?ndig und unabh?ngig an einem auch landwirtschaftlich relevanten Projekt zu arbeiten und in Regensburg mit führenden Wissenschaftler:innen auf dem Gebiet der Maisforschung und Fortpflanzungsbiologie zusammenzuarbeiten. Die hier gesammelte Forschungserfahrung werde definitiv zu ihrer künftigen Forschungskarriere beitragen - dessen ist Xixi Zheng sicher.

Prof. Dr. Thomas Dresselhaus
Lehrstuhl für Zellbiologie und Pflanzenbiochemie
Fakult?t für Biologie und Vorklinische Medizin
Universit?t Regensburg

E-Mail:
thomas.dresselhaus@ur.de
xixi.zheng@ur.de

Telefon +49-941-943-3017