Pflanzen von gestern

Pflanzen aus Samenbanken könnten vom Klimawandel überrundet werden

01.09.2014 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Die einjährige Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) ist aufgrund ihrer kurzen Generationszeit und ihres „kleinen“ Genoms eine beliebte Modellpflanze für Forschungszwecke. (Bildquelle: © Quentin Groom/wikimedia.org; Gemeinfrei)
Die einjährige Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) ist aufgrund ihrer kurzen Generationszeit und ihres „kleinen“ Genoms eine beliebte Modellpflanze für Forschungszwecke. (Bildquelle: © Quentin Groom/wikimedia.org; Gemeinfrei)

Forscher beobachten einen Rückstand von Pflanzenarten aus Samenbanken bei der Anpassung an das aktuelle Klima ihrer Region.

Pflanzen-Samenbanken dienen dazu, Pflanzenarten zu bewahren. Gerade in Zeiten des Klimawandels erscheint das sinnvoll: Durch sich verändernde klimatische Bedingungen könnten einige Pflanzenarten in einer angestammten Region selten werden oder ganz aussterben. Allerdings hat die Sache einen Haken: In der Regel sind die eingelagerten Samen an das Klima angepasst, unter dem die elterlichen Pflanzen gelebt haben. Geht der Klimawandel sehr schnell vonstatten, passen Pflanze und heimisches Klima nach ein paar Jahrzehnten unter Umständen nicht mehr zusammen, wie Forscher in einer neuen Studie herausfanden.

Survival of the fittest

Die Forscher untersuchten für ihre Studie drei Jahre lang 241 Populationen der Pflanzenart Arabidopsis thaliana, einer einjährigen Modellpflanze mit komplett sequenziertem Genom. Dazu wählten sie Samen aus verschiedenen Ländern mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen Europas. Diese pflanzten sie in vier klimatisch unterschiedlichen Regionen an, die alle im Verbreitungsgebiet von Arabidopsis liegen: Valencia/Spanien, Norwich/Großbritannien, Halle/Deutschland und Oulu/Finnland.

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Die Forscher untersuchten für ihre Studie 241 Populationen der Pflanzenart Arabidopsis thaliana. Die Samen stammten aus Pflanzen-Samenbanken und aus Wildsammlungen.

Die Forscher untersuchten für ihre Studie 241 Populationen der Pflanzenart Arabidopsis thaliana. Die Samen stammten aus Pflanzen-Samenbanken und aus Wildsammlungen.

Bildquelle: © Stefan.lefnaer/wikimedia.org; CC BY-SA 3.0

Die Samen stammten aus Pflanzen-Samenbanken und aus Wildsammlungen und waren etwa zwischen 4 und 70 Jahre alt. Am Ende der Vegetationsperiode untersuchten die Forscher die Anzahl und Größe der gebildeten Schoten sowie die Anzahl der Samen pro Schote. Daraus ermittelten sie die relative Fitness der Pflanzen als Maß der Anpassung an die umgebenden Bedingungen.

Im Ergebnis zeigte sich erwartungsgemäß, dass die relative Fitness der Pflanzen mit zunehmendem räumlichem Abstand von den heimischen Regionen kontinuierlich abnahm – beispielsweise waren spanische Pflanzen in Spanien am fittesten und in Finnland eher schlapp. Eine markante Ausnahme gab es allerdings: Pflanzen aus den südlicheren Regionen waren an allen vier Standorten besser an das vorherrschende Klima im jeweils weiter nördlich gelegenen Gebiet angepasst als die dort heimischen Pflanzen. Pflanzen aus den jeweils südlicheren Regionen waren an allen vier Standorten besser an das vorherrschende Klima angepasst als die dort heimischen Pflanzen. Besonders deutlich zeigte sich dieser Trend in Finnland: Hier waren Pflanzen aus Deutschland deutlich fitter als die finnischen.

Vom Klimawandel überholt

Diese Auffälligkeit erklären die Forscher damit, dass die globale Erwärmung offenbar sehr schnell voran schreitet. Die klimatischen Bedingungen scheinen sich in den letzten Jahrzehnten rapide verändert zu haben. Besonders tritt diese Veränderung bei Pflanzen aus älteren in Genbanken eingelagerten Samensammlungen zutage. Die Klimazone hätte sich demnach in den letzten Jahrzehnten dementsprechend weit nach Norden verschoben, während die Samen im Schrank lagen. Pflanzen aus südlicheren Regionen finden jetzt das für sie ideale Klima weiter nördlich, während die am Standort heimischen Pflanzen mit dem aktuellen Klima bereits deutlich weniger gut zurecht kommen.

Eine dermaßen schnelle Veränderung könnte so manche Pflanzenart bei der Anpassung überfordern und stattdessen den Weg frei machen für Pflanzen aus wärmeren Klimaten, warnen die Forscher. Allerdings könnten je nach Pflanzenart auch die südlicheren Vertreter nach Norden rücken und so den Platz nördlicherer Sippen übernehmen oder die entsprechenden Anpassungen in deren Genpool „einspeisen“.

Des weiteren müsste überlegt werden, wie mit eingelagerten Samen von Pflanzen in Zukunft umgegangen werden soll. Denn wenn selbst bei einer einjährigen Art großer Anpassungsfähigkeit und mit einer weiten klimatischen Bandbreite nach wenigen Jahrzehnten solche Rückstände in der Anpassung zutage treten, werden diese bei Arten mit längerer Generationszeit wie etwa Bäumen noch deutlich sein. Daher sei es wichtig, von einer Art eine möglichst große genetische Bandbreite in den Samenbanken zu bewahren, die verschiedene klimatische Anpassungen umfasst. Sonst könnte die Wiedereinführung einer Art von vorne herein zum Scheitern verurteilt sein.

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