Potsdam, Germany
January 31, 2012

Sexually incompatible species exchange chloroplast genomes at contact zones

To generate phylogenetic trees and investigate relationships between organisms, scientists usually look for similarities and differences in the DNA. Plant scientists were confounded by the fact that the DNA extracted from the plants’ green chloroplasts sometimes showed the greatest similarities when related species grew in the same area. They tried to explain the phenomenon with the assumption that every once in a while those normally sexually incompatible species crossed and produced offspring with a new combination of nuclear and chloroplast genomes. They coined the term “chloroplast capture” to illustrate what they thought was happening. Now, scientists around Ralph Bock from the Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology in Potsdam discovered that a transfer of entire chloroplasts, or at least their genomes, can occur in contact zones between plants. Inter-species crossing is not necessary. The new chloroplast genome can even be handed down to the next generation and, thereby, give a plant with new traits. These findings are of great importance to the understanding of evolution as well as the breeding of new plant varieties [PNAS, Online Publication, DOI: 10.1073/pnas.1114076109].

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Erbinformation auf Wanderschaft von Pflanze zu Pflanze

An Kontaktflächen tauschen nicht-kreuzbare Spezies ihre Chloroplastengenome aus

Um Stammbäume von Lebewesen zu erstellen und Verwandtschaftsbeziehungen aufzuklären, suchen Wissenschaftler meistens nach Unterschieden und Gemeinsamkeiten in der DNA. Gerade Pflanzenforscher verwunderte es lange Zeit, warum die DNA aus den grünen Chloroplasten der Pflanzen sich oft dann besonders stark ähnelte, wenn verwandte Pflanzenarten das gleiche Verbreitungsgebiet hatten. Dieses Phänomen erklärten sie sich damit, dass vermutlich hin und wieder Kreuzungen zwischen verschiedenen Spezies auftraten und diese Nachkommen dann neue Kombinationen von Chloroplasten- und Kerngenom aufwiesen. „Chloroplastenfang“ oder „chloroplast capture“ tauften sie das Modell. Wissenschaftler um Ralph Bock vom Potsdamer Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie haben jetzt herausgefunden, dass ein solcher Transfer von ganzen Chloroplasten beziehungsweise ihrer Genome auch an einfachen Kontaktflächen zwischen Pflanzen und ganz ohne Fortpflanzung stattfinden kann. Das neue Chloroplastengenom lässt sich sogar an die nächste Generation vererben, was wiederum neue Eigenschaften mit sich bringen kann und sowohl für das Verständnis von Evolution als auch für Züchter von hoher Bedeutung ist [PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1114076109].

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Website: http://www.mpimp-golm.mpg.de

Published: February 1, 2012