Wie entsteht die Farbe der schwarzen Dahlie?

Welche biochemischen Prozesse laufen ab, damit die seltene schwarze Dahlie zu ihrer charakteristischen Farbe kommt? Sie verdankt ihre auffällig rot-schwarze Blütenfarbe einer hohen Konzentration an dunklen Farbpigmenten (Anthocyanen), die weißen und gelben Sorten fehlen. Im Gegensatz zu diesen enthalten schwarze Dahlien sehr wenige helle Farbpigmente, deren Bildung zugunsten der dunklen Pigmente unterdrückt wird.

Sie ist selten und fasziniert den Betrachter: Die sogenannte schwarze Dahlie. Dahlien (Dahlia variabilis hort.) sind beliebte Gartenpflanzen und erfreuen das Auge mit großen Blüten in vielen Farbnuancen: Es gibt sie mit weißen, gelben oder orangen Blüten sowie in allen erdenklichen rot und lila Tönen. Die Pflanze stammt ursprünglich aus Mexiko und wurde vor ca. 200 Jahren nach Europa gebracht. Mittlerweile zählt man mehr als 20.000 Sorten. Aber es gibt nur eine Handvoll Sorten, die eine schwarz-rote Färbung aufweisen.

Bislang war unbekannt, wie genau die schwarze Dahlie zu ihrer außergewöhnlichen Farbe kommt.

Die molekularen Abläufe geben Aufschluss

Um die biochemische Grundlage für die markante Färbung der schwarzen Dahlie zu untersuchen, führten die Forscher Pigment-, Enzym-und Genexpressionsanalyse durch. Dazu untersuchten sie 14 schwarze, eine weiße, zwei rote und zwei gelbe Sorten.

Sie stellten fest, dass eine erhöhte Ansammlung von dunklen Pflanzenfarbstoffen – sogenannten Anthocyanen – für die eigentümliche Färbung der schwarzen Dahlien verantwortlich sind. Zudem konnten die Forscher eine drastisch reduzierte Konzentration an Flavonen, hellen pflanzeneigenen Farbstoffen, feststellen.

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Viele Anthocyane, wenig Flavone

Beidee farbgebenden Pigmente gehören zur Gruppe der Flavonoide. Deren Produktion ist für die Pflanze zwar nicht lebensnotwenig, allerdings erfüllen auch diese sekundären Pflanzenstoffe wichtige Funktionen. Sie sind für die Farbe der Blüten verantwortlich, womit sie bestäubende Insekten anlocken. Zudem schützen sie die Pflanze vor starker UV-Strahlung und Starklicht.

Es ist bereits bekannt, dass rote Töne durch Anthocyane entstehen, während diese Pigmente bei weißen und gelben Sorten fehlen. Dafür enthalten Sorten mit hellen Farben aber große Mengen an Flavonen. Damit unterscheiden sich die Sorten je nach Farbe anhand ihrer Pigmentzusammensetzung deutlich.

Die Bildung von Flavonen wird unterdrückt

Flavone benötigen zur Bildung bestimmte Stoffwechselzwischenprodukte, die allerdings ebenfalls für die Bildung von Anthocyanen notwendig sind. Somit entsteht quasi eine Konkurrenzsituation. Die Bildung der Flavone wird bei der schwarzen Dahlie jedoch unterdrückt und somit sammeln sich überdurchschnittlich viele Anthocyane an. Dadurch wird deutlich, dass die hohe Konzentration an Anthocyanen in schwarzen Dahlien nicht durch eine aktive Steigerung der Anthocyan-Produktion zustanden kommt.

Grund für die geringen Konzentrationen an Flavonen ist höchstwahrscheinlich die herabgesetzte Aktivität eines spezifisches Enzyms (FNS II). Dieses Enzym beschleunigt die Bildung von Flavonen und wird in den schwarzen Dahlien nur in geringer Zahl gebildet. Das bedeutet, dass das Gen hierfür zwar existiert, jedoch daraus im Vergleich zu Sorten mit anderen Farben, verhältnismäßig wenige Enzyme produziert werden. Wie genau jedoch dieses Gen gehemmt wird, konnte bei dieser Studie nicht geklärt werden und bedarf weiterer Forschung.

Aufgrund ihres 8 - fachen (oktoploiden) Chromosomensatzes – zum Vergleich: der Mensch hat lediglich einen doppelten, diploiden Chromosomensatz – ist das Genom der Dahlien ziemlich komplex. Kennt man den genauen Mechanismus, wie die Pflanze die Bildung von Flavonen verhindert, könnte man dies, so die Vermutung der Forscher, auch in anderen, weniger komplexen Pflanzen gezielt steuern. Dadurch ließ sich die Farbgebung von Zierpflanzen stärker beeinflussen als dies mit bisherigen Methoden gelingt.