Agrarpflanzen Klonen statt Züchten

Forscher haben die Sexualität der Schotenkresse ausgehebelt. Die Nachkommen sind genetisch identisch mit der Mutterpflanze und daher attraktiv für die Landwirtschaft

Es ist die Sexualität, die dafür sorgt, dass jeder Mensch einzigartig ist – und zwar nicht nur in seinem Charakter und seinem Geschlecht, sondern als Individuum bis ins kleinste Gen hinein. Der Grundstein dafür findet sich in Samen- und Eizelle. Diese entstehen durch eine bestimmte Art der Zellteilung. Die Meiose trennt das Erbgut so, dass die herauskommenden zwei Zellen jeweils nur die Hälfte der Information in Form von Chromosomen enthalten. Verschmelzen Samen und Eizelle schließlich, entsteht ein Kind, das wieder einen vollständigen Chromosomensatz hat – eine Hälfte vom Vater und die andere von der Mutter.

Zwar können sich einige Tiere und Pflanzen auch einfach vermehren, indem sie sich praktisch selbst klonen, doch die sexuelle Fortpflanzung hat sich in der Natur weitgehend durchgesetzt. Nur durch die Durchmischung des Erbgutes entwickelt sich eine Art weiter, lebenswichtige Eigenschaften setzen sich durch, und eine bessere Anpassung an die Umwelt wird möglich.

Für die Züchtung von Nutzpflanzen ist die Rekombination des Erbguts allerdings ein Problem: So lassen sich mühsam herangezüchtete Maispflanzen oder Kartoffeln, die vielleicht besonders resistent gegen Schädlinge und dabei außergewöhnlich köstlich und haltbar sind, nicht so einfach vervielfältigen. Denn ihre Samen haben die gleiche Meiose hinter sich, wie Samenzellen eines Mannes oder die Eizelle einer Frau. Neu kombiniert entfaltet das Erbgut aber nicht unbedingt die gewünschte Wirkung: Heraus kommen können auch schrumpelige weniger schmackhafte Maiskolben oder Kartoffel-Knollen.

Forschern um Raphaël Mercie vom Französischen Institut für Agrarwissenschaft (INRA) in Versailles ist es jetzt gelungen, die Schotenkresse (Arabidopsis thaliana) – einer klassischen Modellpflanze – genetisch so umzuprogrammieren, dass im Zuge ihrer Fortpflanzung nur noch mitotische Zellteilungen und keine Meiosen mehr stattfinden. Das Ergebnis ihrer Arbeit haben sie im Online-Journal Plos Biology veröffentlicht.

Zuvor hatten sie ein Gen entdeckt, dass eine wichtige Rolle bei der Meiose-Zellteilung spielt. Zusammen mit Kollegen vom Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien schleusten die Wissenschaftler der Schotenkresse dieses Gen ein, dass in Kombination mit zwei bereits bekannten Mutationen aus einer Meiose eine Mitose macht.

Das bedeutet: Die Geschlechtszellen dieser Pflanzen sind Klone der Mutterpflanze; es findet keine Durchmischung der Erbinformationen statt. In der Natur ist eine solche asexuelle Fortpflanzung keine Sensation. Doch im Labor ist es da erste Mal, dass das Wunder der Individualität eines Lebewesens ausgehebelt wurde.