Die Geburt der Knolle
Eine Kartoffelpflanze (Solanum tuberosum) mit deutlich sichtbaren Knollen. Diese unterirdischen Speicherorgane sind das Ergebnis eines uralten Hybridisierungsereignisses, das vor rund 8,6 Millionen Jahren die genetischen Voraussetzungen für ihre Bildung schuf.
Die Geburt der Knolle
Die Kartoffel ist eine der ersten Hybriden im Pflanzenreich
Hätten Sie es gewusst? Die Knollen, also die unteririschen Speicherorgane der Kartoffel, sind auf ein Hybridisierungsereignis vor knapp neun Millionen Jahren zurückzuführen. Die natürliche Kreuzung von zwei verschiedenen Wildpflanzen schuf nicht nur das neue, für Menschen in der Ernährung sehr bedeutende Speicherorgan, sondern auch eine explosionsartige Artenvielfalt. Jetzt war es nämlich möglich, dass mehr als hundert verschiedene Wildarten in den unterschiedlichsten Lebensräumen Fuß fassten und überleben konnten.
Eine Kartoffelpflanze (Solanum tuberosum) mit deutlich sichtbaren Knollen. Diese unterirdischen Speicherorgane sind das Ergebnis eines uralten Hybridisierungsereignisses, das vor rund 8,6 Millionen Jahren die genetischen Voraussetzungen für ihre Bildung schuf.
Solanum etuberosum: Ein knollenloser Wildverwandter der Kartoffel und typischer Vertreter der Etuberosum-Linie. Diese Linie steuerte rund 60 Prozent des Erbguts zu der uralten Kreuzung bei, aus der alle knollenbildenden Kartoffelarten hervorgingen.
In den Hochlagen der Anden entstand einst die knollenbildende Petota-Linie. Durch die Knolle konnte sich die Pflanze in einem unwirtlichen Klima ungeschlechtlich vermehren.
Solanum tuberosum – so heißt die Kulturkartoffel auf Lateinisch. Zur Solanum-Familie gehört beispielsweise auch die Tomate oder der giftige Schwarze Nachtschatten. Die Kartoffel liefert wertvolles pflanzliches Eiweiß und Stärke von den Anden bis nach Nordeuropa. Wie sie einmal entstanden ist, ist sehr spannend. Eine einmalige „homoploide Hybridisierung“, also eine Kreuzung ohne Chromosomenverdopplung, brachte zwei verschiedene Erbgut-Pools zusammen: den einer Tomaten-Verwandtschaftslinie mit dem der rhizombildenden Etuberosum-Linie. Das war die Geburt der sogenannten Petota-Linie, in deren Erbgut etwa 60 Prozent Etuberosum- und 40 Prozent Tomaten-Verwandtschafts-Erbgut vereinigt wurden.
Die Geburt der Kartoffel
Dank dieses „antiken Genexperiments“ entstand schließlich eine Pflanze mit Knollen als Speicherorgan – das war quasi die Geburt der Kartoffel. Ein internationales Forscherteam hat sich mit dieser Entstehungsgeschichte befasst und herausgefunden, dass der "Schalter“ für die Knollenbildung dabei von der Tomaten-Verwandtschaftslinie kommt. Diese brachte außerdem ein Lichtsignal-Gen mit, das die Reaktion der Pflanze auf Tageslängen beeinflusst. Aus der Etuberosum-Linie stammt unter anderem ein Transkriptionsfaktor, der die Umwandlung von Seitensprossen in knollenbildende Stolonen steuert. Durch komplizierte Prozesse wird sichergestellt, dass die Seitensprosse von Stolon auf Knolle umschalten und dass die Knollen bevorzugt zu einer Jahreszeit entstehen, in der die klimatischen Bedingungen für ihr Wachstum und die spätere Überdauerung günstig sind.
Die Knolle als Speicherorgan brachte der Kartoffel in den Anden einen großen Vorteil in der Evolution: Sie speichert Wasser und Nährstoffe, übersteht Frostnächte und Trockenperioden und ermöglicht die ungeschlechtliche Vermehrung. Dadurch konnte die Petota-Linie Lebensräume besiedeln, die für ihre Elternlinien unzugänglich waren. Die Knolle wurde schließlich zur Grundlage für eine der schnellsten bekannten Artbildungsraten in der Gattung Solanum. Innerhalb weniger Millionen Jahre entstanden 107 Wildarten, die sich in unterschiedlichsten Klimazonen und Höhenlagen etablierten.
Quelle: pflanzenforschung.de
