Aufgaben 52 Genommutationen können die Stoffwechselrate verändern Wenn du dir eine Erdbeere schmecken lässt, ist dir wohl nicht bewusst, dass du Zellen mit besonders vielen Chromosomen vernaschst. Eine Kulturerdbeere enthält nämlich nicht nur zwei, sondern gleich acht bis zehn Chromosomensätze. Dabei handelt es sich aber nicht um das Produkt moderner Gentechnologie, sondern um eine züchterische Nutzung der Polyploidie. Darunter versteht man die Vervielfachung des ganzen Chromosomensatzes. Die Polyploidie ist daher eine Genommutation, also eine Veränderung der Chromosomenanzahl. Von dieser Mutation ist fast die Hälfte aller Pflanzen betroffen, im Tierreich ist die Polyploidie dagegen auf gewisse Gewebe beschränkt. In polyploiden Zellen ist die Stoffwechselaktivität und die Proteinsynthese erhöht, da mehr als die üblichen zwei Gene vorliegen. Dies führt zu vergrößerten Zellen und Geweben, wie bei der eingangs erwähnten Erdbeere. Wie kann es zur Polyploidie kommen? Bei der Autopolyploidie enthält ein Zellkern mehr als zwei Chromosomensätze (AA), zB drei (AAA), wie beim Kulturapfel. In dem Fall spricht man von Triploidie, die durch Mehrfachbefruchtung (kAbb. 18a) oder diploide Keimzellen (kAbb. 18b) entstehen kann. Triploide Pflanzen können selbst keine Keimzellen bilden, weil nicht alle Chromosomen in der Meiose einen homologen Partner finden können. Sie sind also steril. Das Genom der Rapspflanze (Brassica napus) ist ein Beispiel für einen anderen Typ der Polyploidie, die Allopolyploidie. Diese entsteht durch Hybridisierung1, also wenn Keimzellen von zwei verschiedenen Arten miteinander verschmelzen. Allopolyploide Sorten vereinen also Chromosomen und Merkmale verschiedener Arten miteinander. Der oben angesprochene Raps (B. napus) ist aus einer Hybridisierung von Rübsen (B. rapa) und Gemüsekohl (B. oleracea) hervorgegangen. In der Natur kommt diese Hybridisierung nur bei sehr nahe verwandten Arten vor. Starke Auswirkungen auf den Phänotyp haben Genommutationen, bei denen nicht der ganze Chromosomensatz, sondern nur einzelne Chromosomen in veränderter Zahl vorliegen. Durch Fehler bei der Keimzellenbildung kann in der Zygote ein Chromosom fehlen (Monosomie) oder dreifach vorliegen (Trisomie). Beispiele findest du auf Seite 59. 1 Hybrid: ursprünglich hýbris (griech.) = Übermut, dann hybrida (lat.) = Bastard, Mischling; bezeichnet allgemein eine Kreuzung oder Mischung Bei einer Genommutation ist die Anzahl der Chromosomen verändert Steuerung und Regelung Verstärkte Stoffwechselaktivität führt zu vergrößerten Zellen und Geweben. Daher nutzen Züchterinnen und Züchter diesen Effekt, um besonders große Früchte zu erhalten. Abb.18: Autopolyploidie. Durch Mehrfachbefruchtung (a) oder fehlerhaft gebildete, diploide Keimzellen (b) können triploide Zellen entstehen. Triploidie (AAA) 3n = 9 Triploidie (AAA) 3n = 9 Befruchtung mehrfache Befruchtung fehlerhafte Meiose diploide Urkeimzellen 2n = 6 mit 3 Paaren homologer Chromosomen Replikation und Meiose Replikation und Meiose diploide Keimzelle 2n = 6 haploide Keimzellen n = 3 1 E Skizziere eine Möglichkeit, wie eine tetraploide Pflanze (also mit vierfachem Chromosomensatz) entstehen kann. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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