Der Weg zum Baum

Kraut oder Baum: Nur zwei Gene machen den Unterschied

Die Klimaxvegetation Mitteleuropas ist der Wald. Früher oder später bedecken Bäume fast jedes Fleckchen Erde. Doch Gras und Büsche sind die Pionierpflanzen des Landes und erscheinen in der Evolution der Pflanzen vor den Bäumen. Forscher der Universität Gent haben jetzt herausgefunden, dass lediglich zwei Gene den Unterschied zwischen einer einjährigen und mehrjährigen Pflanze ausmachen.

Eine Frage der Energieinvestition
Einjährige Pflanzen wachsen, blühen und sterben innerhalb eines Jahres. Hingegen überwintern mehrjährige Pflanzen und wachsen im darauffolgenden Jahr weiter. Dahinter verbirgt sich eine unterschiedliche Überlebensstrategie. Die einjährigen Pflanzen wie unser Getreide wächst schnell, bildet schnell Samen und blüht schnell ab. Damit vermeiden sie den unnötigen Energieaufwand für die Überwinterung. Die im Boden überwinternden Samen keimen im Frühjahr schneller aus und haben im Wettbewerb mit mehrjährige Pflanzen um Licht, Nährstoffe und Wasser die Nase vorn. Hier funktioniert die Vererbung während der Vegetation nach dem Prinzip, so schnell wie möglich so viele Samen wie möglich zu produzieren.
Die mehrjährigen Pflanzen folgen einer anderen Strategie und bilden für den Winter Knospen, Röhren oder Horte aus, die unspezialisierte Zellen enthalten. Diese werden erst mit Induktion des länger werdenden Tages im Frühjahr zu Zweigen und Blättern ausspezialisiert.
Einjährige Pflanzen verbrauchen ihre unspezialisierten Zellen alle für die Blütenbildung. Bei ihnen signalisiert die Blüte das Ende der Pflanze, die lediglich über ihren Samen im nächsten Jahr „weiter wächst“.

Gene für das Blühen unterdrückt
An der Blütenbildung sind Pflanzenhormone beteiligt, wie beispielsweise Gibberelline. Die werden durch Gene gebildet. Der Biologe Siegbert Melzer vom VIB, dem unabhängigen Forscherkreis der Universität Gent, hat bei der Ackerschmalwand zwei Gene, die für das Induzieren der Blüte verantwortlich sind, unterdrückt. Die Pflanze blühte tatsächlich wesentlich später und wuchs sogar nur vegetativ weiter. Diese Pflanzen hatten ihre unspezialisierten Zellen nicht aufgebraucht und verwandten sie für das Massewachstum. Sie wiesen sogar verholzende Strukturen auf, die aus der Ackerschmalwand einen mehrjährigen Strauch entstehen ließen. Melzer glaubt auch, dass sich dieser Sprung in der Evolution nicht unabhängig mehrmals entwickelt hat, sondern ein zentrales Ereignis gewesen sein muss – dem wir unsere Bäume verdanken.

roRo; Foto: roRo