Olbricht, Klaus: Untersuchungen zur genetischen und histogenetischen Variabilität an transgenen Petunia hybrida Hort. (Vilm.)

16

Kapitel 3. Die Ergebnisse und ihre Auswertung

3.1. Kolchizinversuch an Stern/DDD

Ausgangspunkt der Untersuchungen ist der aus dem Freilandversuch stammende Sternmustertyp (Meyer et al., 1992 und mündl. Information). Er wird seines homohistisch diploiden Ploidiegrades zufolge als Stern/DDD bezeichnet. Mit dem Ziel, die Ploidiestufe einer der drei Schichten des Petunien-Sproßscheitels zu erhöhen, wurde eine Kolchizinapplikation vorgenommen. Drei Typen, die sich im Phänotyp ihrer Blüten auffällig von Stern/DDD unterscheiden, konnten selektiert und, ausgenommen Stern Nr.2, als Klonbestand erhalten werden:

Stern Nr.1: stark vergrößerte weiße Sektoren, Blüten etwas größer als Stern/DDD

Stern Nr.2: auffällig verkleinerte weiße Sektoren, Blüten etwas größer als Stern/DDD

Typ Nr.3: einheitlich rote, sehr große Blüten, besonders intensiver Farbton


17

3.2. Mikroskopische Untersuchungen / Ploidienachweise

Im Vordergrund steht zunächst eine mikroskopische Analyse von Stern/DDD und Stern Nr.1. Für Rückschlüsse auf den Ploidiegrad der ersten Scheitelschicht gilt die Messung der Schließzellengröße als brauchbare Variante (Schwanitz, 1952/ Santos und Handro, 1983/ Napp-Zinn, 1984 und 1988/ Olbricht und Wegner, 1991).

Bereits auf der qualitativen Ebene sind Größenunterschiede deutlich erkennbar:

Abb. 9: Stomata Stern/DDD

Abb. 10: Stomata Stern Nr.1

Um diese Beobachtung statistisch zu belegen, wurden pro Variante 200 Stomatalängenwerte (in µm) erfaßt, aufgearbeitet und einem Mittelwertvergleich unterzogen:


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In einem gemeinsamen Diagramm dargestellt zeigen sich die gut voneinander getrennten und jeweils einer Normalverteilung sich nähernden Häufigkeitsverteilungen im Vergleich wie folgt (Abszissenachse mit den Stomatalängen in µm):

Der T-Test zum Vergleich beider Stichproben ergab einen signifikanten Unterschied; Stern Nr.1 besitzt signifikant größere Schließzellen als Stern/DDD. Es kann hiermit die Vermutung einer polyploiden Epidermis für Stern Nr.1 bestätigt werden. Die Proportion zwischen den Stomata-Mittelwerten beider Sterne beträgt 1:1,4. Rieger (1963) führt für das Größenverhältnis von diploiden zu tetraploiden Zellen Werte von 1:1,2 bis 1:1,4 an. Eine tetraploide Epidermis ist damit für Stern Nr.1 wahrscheinlich, eine eindeutige Aussage kann jedoch erst nach einer Chromosomenzählung getroffen werden. In gleicher Weise Unterschiede in den Epidermen der Petalen zu finden, liegt auf der Hand. Auch hierfür zunächst eine qualitative Gegenüberstellung: Auffällig sind zudem die verschiedenen Zellränder der Epidermiszellen; bei Stern Nr.1 erscheinen sie stärker gefaltet (alle Präparate mit Plasmolyse: Entlüftung in KNO3-Lösung, Aufnahmen mit gleicher Vergrößerung).

19

Abb. 11: Petalenquerschnitt
(rotes Binnenfeld) Stern/DDD

Abb. 12: Petalenquerschnitt
(rotes Binnenfeld) Stern Nr.1

 

 

Abb. 13: obere Epidermis
(rotes Binnenfeld) Stern/DDD

Abb. 14: obere Epidermis
(rotes Binnenfeld) Stern Nr.1

 

 

Abb. 15: untere Epidermis
(rotes Binnenfeld) Stern/DDD

Abb. 16: untere Epidermis
(rotes Binnenfeld) Stern Nr.1


20

Um hier quantitativ das Beobachtete abzusichern, wurde eine photographische Methode geprüft, die Zellenanzahl pro Fläche zu erfassen und miteinander zu vergleichen. Die jeweils 34 Photos der oberen Epidermen ergaben für Stern/DDD durchschnittlich 188 Zellen pro Photo bzw. 101,6 bei Stern Nr.1. Eine mitphotographierte Skala diente zur Ganrantie der Maßstäblichkeit und zur Berechnung der wahren Flächeninhalte. Demzufolge hat eine obere Epidermiszelle von Stern/DDD einen durchschnittlichen Flächeninhalt von 645 µm2, die von Stern Nr.1 einen von 1194 µm2. Beide Varianten unterscheiden sich damit voneinander.

Die Epidermen für diese Messungen wurden generell dem roten Binnenfeld mittig entnommen, um eventuell lagebedingte Unterschiede auszuschließen.

Auch für untere Epidermen und Epidermisexplantate, die einheitlich aus dem weißen Petalenrand entnommen werden, ergeben sich analog zu dem Zahlenbeispiel für die obere Epidermis auffällige Unterschiede. Zwischen weißem Rand und rotem Binnenfeld der Petale bestehen ebenfalls Unterschiede (Prüfung an Stern/DDD: siehe auch 3.4.), so daß die Wichtigkeit einer adäquaten Entnahmestelle (Binnenfeld oder Rand) der zum Vergleich herangezogenen Varianten belegt ist.

Desweiteren sollte darauf geachtet werden, daß entweder nur plasmolysierte Proben oder solche ohne Plasmolyse verwendet werden. Plasmolyse verändert bekanntermaßen nicht nur die Vakuolenform, sondern auch die Größe der Zelle (Vogel und Angermann, 1979/ StraSburger et al., 1989). Die Zellenanzahl auf jeweils 34 Photos ergab im Falle der weißen Randepidermis (oben) von Stern/DDD ohne Plasmolyse durchschnittlich 179 Zellen pro Photo, 207 hingegen bei vergleichbaren Proben mit Plasmolyse. Auch stieg bei Plasmolyse die Standardabweichung auf Werte um 17! Dies könnte seine Ursache darin haben, daß bei Plasmolyse auch der Zellverband Schaden nimmt, Druck beim Herstellen der Präparate das Gefüge verschieben kann.

Ein Epidermenvergleich der Petalen mittels Zellenanzahl/Fläche erbrachte im vorliegenden Fall das gleiche Ergebnis wie die Ploidiebestimmung zur ersten Scheitelschicht über Stomatamessung (Epidermis=L1-bürtig). Die Entnahmestellen an den Petalen sollten dabei unbedingt einander entsprechen. Ebenso ist es ratsam, bei den Untersuchungen auf Plasmolyse zu verzichten, auch wenn dadurch die Zählung geringfügig erschwert wird. Statistisch konnten aufgrund der hohen Standardabweichungen (ca. 2 bis 12!) keine Aussagen gemacht werden. Die Anwendung der ”Drei-Sigma-Regel“ (x-3s - x+3s), die Intervalle ergibt, in denen sich 99,73% aller zu erwartenden Werte befinden (Rasch, 1988), macht bereits die Unmöglichkeit einer statistischen Auswertung aufgrund der hohen Standardabweichungen anschaulich. Nur wenig liegen die Intervalle jeweils zu vergleichender Stichproben


21

gegeneinander verschoben. Lediglich reine Zahlenvergleiche sind bei dieser Variante der Ploidiebestimmung möglich und aussagekräftig.

Untersuchungen zu den Zellkerngrößen

Eine qualitativ eindeutige Unterscheidung ermöglicht die Gegenüberstellung der Zellkerne von Stern/DDD und Stern Nr.1, hier anhand der Petalenepidermen (im Übergang weiß/rot entnommen, alle Aufnahmen mit gleichen Vergrößerungen):

Abb. 17: obere und untere Petalen-
epidermis Stern/DDD,
angefärbt mit Karmin-Essigsäure

Abb. 18: obere und untere Petalen-
epidermis Stern Nr.1,
angefärbt mit Karmin-Essigsäure


22

Zellkerngrößen in Sproßscheitel und Petalen

Aufschlußreich sind Zellkerngrößenvergleiche im histogenetischen Zusammenhang. Dauerpräparate ermöglichen eine qualitative Aussage über Ploidiestufen einzelner Schichten sowie deren Beteiligung am Aufbau der Gewebe:

Abb. 19: Sproßscheitellängsschnitt
Stern/DDD (in Kunststoff)

Abb. 20: Sproßscheitellängsschnitt
Stern Nr.1 (in Kunststoff)

Abb. 21: Petalenquerschnitt Stern/DDD
(in Kunststoff)

Abb. 22: Petalenquerschnitt Stern Nr.1
(in Paraffin)
(---- --------- ----- Ploidiegrenze)


23

Während bei Stern/DDD alle Zellkerne gleiche Größe aufweisen, besitzt die L1 bei Stern Nr.1 auffällig größere Zellkerne im Vergleich zur zweiten Tunica- (L2) und zur Corpusschicht (L3). In einer Zelle von L1 (mittig) sind drei Nucleoli zählbar (Hinweis auf Tetraploidie dieser Scheitelschicht). Durch das Mesophyll der Petalen bei Stern Nr.1 verläuft am Rand eine Ploidiegrenze. Hier ist die Beteiligung der L1 (höherploid) am Mesophyll des Petalenrandes eindeutig ablesbar. Die Hypothese 2 ist bewiesen.

Petalenmesophyll

Im Frischpräparat bestätigt sich dieses histologische Bild: Während bei Stern/DDD mit dem Übergang vom weißen zum roten Bereich (Epidermen) der Ploidiegrad im Petalenmesophyll unverändert bleibt, gibt es mit dieser Farbgrenze einen deutlich sichtbaren Wechsel in der Zellgröße im Mesophyll der Petalen bei Stern Nr.1

Abb. 23: Petalenmesophyll im Übergangsbereich von rot zu weiß, Stern/DDD (Aufsicht)


24

Abb. 24: Petalenmesophyll im Übergangsbereich von
rot zu weiß, Stern Nr.1 (Aufsicht)

Chromosomenbeleg

Für einen eindeutigen und endgültigen Beleg für den Ploidiegrad müssen entsprechende Chromosomenzahlen gefunden werden. Durch die Einbettung von Sproßspitzen und Blüten mit gerade in Teilung befindlichen Zellen in Kunststoff waren Chromosomen sicht- und in Fällen der Metaphase auch zählbar. Ausgehend davon, daß L1 epidermales Gewebe, L2 subepidermale (sowie die Gameten) und L3 u.a. Gewebe von Leitungsbahnen bildet (Bergann, 1954/1955 / Napp-Zinn, 1988), können über ausdifferenzierte Gewebe Rückschlüsse auf den Ploidiegrad der drei Scheitelschichten gezogen werden. Für die beiden Sterne soll das hier demonstriert werden:


25

Abb. 25: Chromosomenbelege Stern/DDD für L1-bürtiges (14 Chromosomen in Petalenepidermis zählbar),

Abb. : L2-bürtiges (14 Chromosomen in subepidermalem Petalengewebe zählbar) und

Abb. : L3-bürtiges Gewebe (13 Chromosomen in Blütenstielmitte zählbar, Abweichung von Sollzahl methodisch bedingt), Kunststoffeinbettung


26

Abb. 26: Chromosomenbelege Stern Nr.1 für L1-bürtiges, (28 Chromosomen in Petalenepidermis zählbar),

Abb. : L2-bürtiges (14 Chromosomen in subepidermalem Petalengewebe zählbar) und

Abb. : L3-bürtiges Gewebe (12 Chromosomen in Blütenstielmitte zählbar, Abweichung von Sollzahl methodisch bedingt), Kunststoffeinbettung


27

In allen von den drei Scheitelschichten abstammenden Geweben können bei Stern/DDD maximal 14 Chromosomen, bei Stern Nr.1 in L1-bürtigem Gewebe (Epidermen und Randmesophyll der Laub-, Kelch- und Kronblätter) max. 28, in den von L2 und L3 abstammenden Geweben max. 14 Chromosomen gezählt werden. Damit ist die Konstitution beider Sterne in bezug auf ihre Ploidiestufen endgültig charakterisiert. Stern Nr.1 ist eine Ploidiechimäre mit der Schichtung tetraploid (L1) - diploid (L2) - diploid (L3) und wird fortan als Stern/TDD bezeichnet. Die farbdefekte L1 ist in diesem Falle gleichzeitig tetraploid. Durch die gekoppelten Merkmale, Farbe und Ploidiestufe, ist die Beteiligung der L1 am Randmesophyll des Kronblattes nachweisbar (Hypothese 2).

3.3. Entmischungsvorgänge / in-vitro-Kalluskultur

Im Klonbestand von Stern/DDD entstanden Sproßvarianten, die weiß oder rot blühten. Dieser spontane Vorgang könnte als Entmischung interpretiert werden. Ihn experimentell zu prüfen, war Ausgangspunkt für eine Kalluskultur von Stern/DDD und Stern/TDD. Die Laubblattexplantate zeigten bereits nach 3-4 Wochen gute Kallusbildung mit nachfolgender Sproßentwicklung. Unter den in Erdkultur überführten Pflanzen konnten weiß und rot blühende Petunien, sowie solche mit instabilen Farbbildern (Sprenkelung: als weiß erfaßt) bonitiert werden.

Abb. 27: Stern/DDD (oben) und Blüten der Kallusregenerate


28

Abb. 28: Stern/TDD (oben) und Blüten der Kallusregenerate

Rückschlüsse über die Farbe der Regenerate auf ihren histologischen Herkunftsort zu ziehen, liegt auf der Hand, ist aber aufgrund der Instabilität des A1-Gens kein sauberer Analyseweg. Es bleibt wahrscheinlich, daß ein Regenerat von L1-bürtigem, normalerweise ”weißem“ Epidermisgewebe durch Deblockade des A1-Gens als rotblühende Pflanze (der farblichen Zuordnung entsprechend L2-bürtig) identifiziert wird. Das Auftreten gesprenkelter Typen unter den Regeneraten deutet auf diese Verwechslungsgefahr hin. Auch an dieser Stelle erweist sich die doppelte Markierung von Scheitelschichten als sicheres Mittel der Identifikation. Der beschriebenen Ploidiemarkierung bei Stern/TDD zufolge müßten alle rot blühenden Regenerate diploid, die weiß blühenden tetraploid sein. In diesem Falle ist die Aussage, von welchem Gewebe ein Regenerat abstammt, mit Sicherheit möglich. Alle Pflanzen wurden bei der Bonitur hinsichtlich ihres Ploidiegrades über die Stomatamessung (siehe 3.4.2.), Chromosomenzählungen und andere Methoden untersucht.

(DK: Regenerat aus Kalluskultur von Stern/DDD,

TK: Regenerat aus Kalluskultur von Stern/TDD)


29

Für die einzelnen Entmischungsprodukte konnten folgende Ploidienachweise erbracht werden:

Entmischungsprodukt weiß/diploid

Abb. 29: meiotische Zellen in Antheren von weiß/diploid (Kunststoffeinbettung, maximal 7 Chromosomen zählbar)

Abb. 30: 14 Chromosomen in Petalenepidermis (L1-bürtig) von weiß/diploid (Kunststoffeinbettung)

Abb. 31: 14 Chromosomen in sub-epidermalem Petalengewebe (im Photo L2-bürtig) von weiß/diploid (Kunststoffeinbettung)

Abb. 32: Petalen-querschnitt von weiß/diploid: alle Zellkerne besitzen gleiche Größe (Kunst-stoffeinbettung)


30

Das ”weiße“ Entmischungsprodukt nach Kalluskultur von Stern/DDD ist diploid und repräsentiert mit hoher Wahrscheinlichkeit die erste Scheitelschicht von Stern/DDD (siehe auch 3.4.2.).

Entmischungsprodukt weiß/tetraploid

Abb. 33: weiß/tetraploid: 26 Chromosomen in subepidermaler Lage (L2-bürtig) zählbar (Abweichung von Sollzahl 28 methodisch bedingt), Petalenquerschnitt in Kunststoff

Abb. 34: Im Photo sind jeweils maximal 3 Kernkörperchen in der Antherenhülle (L1-bürtig) von weiß/tetraploid zählbar: Hinweis auf Tetraploidie (Abweichung von Sollzahl 4 Nucleoli methodisch bedingt), Kunststoffeinbettung


31

Abb. 35: Petalen-querschnitt von weiß/tetraploid: alle Zellkerne besitzen gleiche Größe, Kunst-stoffeinbettung

Die Ermittlung der Anzahl der Nucleoli ist eine brauchbare und einfache Variante zur quantitativen Ploidiebestimmung. Dabei ist die Anfärbung von Frischpräparaten mit Silber-nitrat eine Möglichkeit (Adaniya und Ardian, 1994). Im Zuge der Kunststoffeinbettungen von Sproßspitzen und Blüten konnten Kernkörperchen nach Färbung mit Toluidin sichtbar gemacht werden.

Ihre maximale Anzahl pro Zellkern gibt Aufschluß über die Ploidiestufe.

Das ”weiße“ Entmischungsprodukt nach Kalluskultur von Stern/TDD ist tetraploid und repräsentiert aufgrund der Ploidiemarkierung mit hoher Wahrscheinlichkeit die erste Scheitelschicht von Stern/TDD (siehe auch Ergebnisse 3.4.2.).

Entmischungsprodukt rot/diploid aus Kalluskultur Stern/TDD

Abb. 36: Sproßscheitellängsschnitt von rot/diploid: Zellkerne besitzen gleiche Größe in allen Schichten, Kunststoffeinbettung


32

Abb. 37: Chromosomenbelege rot/diploid für L1- bürtige (Laubblattepidermis),

Abb. : L2-bürtige (Laubblatt subepidermal) und

Abb. : L3-bürtige Gewebe (Blütenstielmitte), Kunststoffeinbettung


33

Nachfolgend sind Ploidienachweise anhand der Nucleoli-Zählungen geführt. Es sind für alle Gewebe maximal zwei Nucleoli pro Zellkern zählbar, was auf einen diploiden Chromosomensatz hindeutet:

Abb. 38: Nucleoli bei rot/diploid (Blütenstiel) in
rArr epidermalem (L1-bürtig),
rArr subepidermalem (L2-bürtig)
und

Abb. : rArr L3-bürtigem Gewebe (Gefäß Blütenstielmitte)

Das ”rote“ Entmischungsprodukt nach Kalluskultur von Stern/TDD ist diploid. Seiner doppelten Markierung wegen ist als Ursprungsort der Regeneration subepidermales Gewebe (L2- bzw.evtl. L3-bürtig) sicher anzugeben (siehe auch Ergebnisse 3.4.2.).


34

Bino et al. (1984) gingen davon aus, daß Kallusregenerate bei Petunia in der Regel von Epidermisgewebe abstammen. Die vier roten Regenerate aus der Kalluskultur von Stern/TDD jedoch weisen die mögliche Bildung aus subepidermalen Geweben nach, weil sie gleichzeitig diploid sind. Es sollte dabei bedacht werden, daß entscheidend für das Regenerationsverhalten der Entnahmeort für die Explantate sein kann. Wie aus diesem Versuch hervorgegangene Laubblattvarianten (siehe auch 3.8.) vermuten lassen, gehen die drei Scheitelschichten in dem Maße in die Organbildung ein, daß auch die L1 sich am Laubblattmesophyll beteiligt, was bei Dikotylen relativ selten ist (Bergann, 1954/55). L3-bürtiges Gewebe ist nur im Binnenfeld des Laubblattes zu finden. Zu dem Versuch verschiedene Ergebnisse könnten erwartet werden, wenn beispielsweise Stengelstücke als Grundlage für die Kalluskultur genutzt würden. Dazu sind, wenn auch statistisch nicht sicher, Ergebnisse aus einem Vorversuch zur Entmischung über Kalluskultur interessant, bei dem Stengelstücke von Stern/TDD verwendet wurden. Von 36 Regeneraten erblühten 34 weiß (tetraploid) und 2 rot (diploid), was einen Anteil ”Roter“ von 6% entspricht.

Die Anzahl der roten Entmischungsprodukte bei Kallusregeneration über Laubblattexplantate betrug bei Stern/DDD 1 (= 0,28%), bei Stern/TDD 4 (= 1,5%). Der fünfmal höhere Anteil von Regeneraten aus tieferliegenden Schichten bei Stern/TDD im Vergleich zu Stern/DDD mußte durch erneute Versuchsanstellung überprüft werden, um auch statistisch eine relativ sichere Aussage treffen zu können. Bei dieser zweiten Versuchsanstellung ergaben sich in beiden Fällen nur weiß blühende Regenerate (142 bei Stern/DDD, 112 bei Stern/TDD), so daß sich die statistische Aussage nicht grundlegend verändert. Die Schlußfolgerung, daß diploides Gewebe bei der Kallusbildung tetraploidem Gewebe überlegen ist, erscheint denkbar. Durch die Versuchswiederholung wird auch deutlich, daß die Regeneration aus subepidermalen Geweben bei Kallusregeneration von Laubblattexplantaten ein sehr seltenes Ereignis ist. Möglicherweise werden bei Kultur von Stengelstücken mehr Regenerate von L2/L3-bürtigem Gewebe gebildet als bei Verwendung von Laubblattexplantaten. Für die Sternmusterformen Stern/DDD und Stern/TDD konnte ein für Chimären typisches Entmischungsverhalten nachgewiesen werden (2. Weg der Beweisführung). Über in-vitro-Kalluskultur lassen sich die Sterne in ihre einzelnen Komponenten zerlegen.


35

3.4. Abschließende Ploidiebestimmungen

3.4.1. Stern Nr.2, Blütentyp Nr.3 und Sternbildung an weiß/diploid, weiß/tetraploid sowie an der Laubblattvariante G HGG G

Zur Vervollständigung der Ploidienachweise insgesamt sollen die noch fehlenden Varianten, Stern Nr.2 und Blütentyp Nr.3 (siehe 3.1.), analysiert werden:

Blütentyp Nr.3

Diese Pflanze fiel durch ihre im Vergleich zu diploiden Formen stark vergrößerten Blüten auf, die zudem intensiver rot gefärbt waren (Farbwert Colour Card: 50 B im Gegensatz zu rot/diploid mit 44 D). Die Erhöhung von bestimmten Farbwerten nach Verdopplung der Chromosomenzahl ist bekannt (Griesbach und Kamo, 1996). Nach einer in-vitro-Kalluskultur konnte von diesem Typ ein Klonbestand aufgebaut werden, dessen homohistischer Charakter angenommen werden kann. Er diente auch zur mikroskopischen Analyse.

Abb. 39: diploide Blüte (links) und Blüte von Typ Nr.3

In Kunststoffpräparaten konnten in allen Geweben (L1-, L2- und L3-bürtig) 26-28 Chromosomen gezählt werden (Abweichungen sind methodisch bedingt). Blütentyp Nr.3 wird deshalb als rot/tetraploid bezeichnet. Nach in-vitro-Kalluskultur blühten 50 Pflanzen rot, 1 rot mit weißem Sektor und 8 mit variegater Farbausbildung (siehe hierzu auch 3.5.).


36

Stern Nr.2

Abb. 40: Blütentyp Nr.2: Stern/DP?

Dieser Typ fiel durch sein zugunsten des roten Blütenanteils verschobenen Sternmusters auf. Leider konnte von ihm kein Klonbestand aufgebaut werden, so daß nur eine qualitative Stomata- und Zellgrößenuntersuchung zur Ploidiebestimmung herangezogen werden kann. Der Mittelwert der Stomatalänge (31,5 µm) liegt dabei inmitten des diploiden Intervalls. Für die Epidermis (rarrL1) ist eine diploide Ploidiestufe damit wahrscheinlich.

Bei Durchleuchtung entlüfteter Petalen-segmente konnten in der Aufsicht für den roten Bereich (Binnenfeld) großvolumige, für den weißen Bereich (Rand) kleinvolumige Mesophyllzellen beobachtet werden. Eine Konstitution diploid - polyploid - ? (DP?) kann angenommen werden.

Ein Sproß zeigte über einen begrenzten Zeitraum Blüten mit unterschiedlich großen, weißen Sektoren:

Abb. 41: meriklinalchimärische Blüte mit den Konstitutionen diploid-polyploid (links oben) und polyploid-polyploid (restliche Hälfte)

Der linke Blütenteil entsprach qualitativen Zellgrößenvergleichen nach dem beschriebenen Typ Nr.2 (Stern/DP?), der rechte war homohistisch polyploid. Solcherart aufgebaute, nicht generell geschichtete Pflanzen werden Meriklinalchimären genannt (Tilney-Bassett, 1986).


37

Sternbildung an diploid/weiß und tetraploid/weiß

Abb. 42: Stern/TTT links und Stern/DDD

Kultiviert man einen Klonbestand über einen längeren Zeitraum, können neben Sprenkel-ung einzelner Blüten auch Sprosse beobach-tet werden, an denen sich wiederum ein Sternmuster manifes-tiert (siehe auch 3.5.1.). Klonbestände davon sind relativ stabil. Auch an einem weiß blühenden Sämling aus Stern/DDD × Stern/DDD, der das A1-Gen noch (in inaktivem Zustand) besaß, bildete sich ein Sproß mit Sternmusterblüten.

Zwischen dem Ausgangstyp Stern/DDD und dem erneut gebildeten Stern an weiß/diploid bestehen keine Unterschiede. Die Sternbildung an weiß/tetraploid ergibt eine neue Stern-variante, weil sie homohistisch tetraploid ist. Das Flächenverhältnis zwischen rot und weiß in der Blüte entspricht dem von Stern/DDD, nur daß hier die Blüten insgesamt größer sind.

Abb. 43: Sproßscheitellängsschnitt Stern/TTT, Kunststoffeinbettung

Abb. 44: Sproßscheitellängsschnitt Stern/TTT mit Metaphase in L1 (27 Chromosomen gezählt: Soll 28, Abweichung methodisch bedingt), in L2 Zellkern mit 4 NucleolirarrTetraploidie, Kunststoffeinbettung


38

Sternbildung an der Laubblattvariante G HGG G

Im Ergebnis der Kalluskultur entstanden zahlreiche Laubblattvarianten, die unter Punkt 3.8. behandelt sind. An einer von diesen, die einer ersten Musteranalyse nach als G HGG G (grün - hellgrün und wachstumsgehemmt - grün) angesehen werden kann, trat im weiß blühenden Klonbestand ein Sproß mit Sternmuster auf, der zwar vermehrt, aber letztendlich nicht als Klonbestand etabliert werden konnte. Hier hatte sich eine doppelte Markierung Chlorophyllgehalt und Blütenfarbe im Sinne von L1=grün-weiß, L2=hellgrün/wachstumsgehemmt-rot, (L3=grün-rot) ergeben.

Abb. 45: Sternmusterblüte an Laubblattvariante G HGG G

Abb. 46: Laubblattmuster G HGG G

Trotz großer Klonbestände kam es bei allen anderen Laubblattvarianten zu keinen ähnlichen Erscheinungen.


39

3.4.2. Ploidievergleiche der einzelnen Varianten

Für die Stomata-Längenmessung (Angaben in µm) ergaben sich ausgehend von den bereits analysierten Typen Stern /DDD und Stern TDD folgende Häufigkeitsverteilungen für die einzelnen Varianten:


40

 

Die Stomatalängenmessungen wurden statistisch gegeneinander getestet, woraufhin sich ein schlüssiges Endresultat für die Ploidiestufe der L1 der einzelnen Varianten ergibt:

Mittelwertvergleiche (Stomatalänge) der einzelnen Varianten (T-Test)

 

Stern/ DDD

Stern/ TDD

Stern/ DP(?)

Stern/ TTT

rot/dipl. (aus Stern/ TDD)

weiß/dipl. (aus Stern/ DDD)

weiß/tetrapl. (aus Stern/ TDD)

rot/tetrapl.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stern/DDD

 

+

?

+

0

0

+

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stern/TDD

+

 

?

0

+

+

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stern/DP(?)

?

?

 

?

?

?

?

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stern/TTT

+

0

?

 

+

+

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rot/dipl.

0

+

?

+

 

0

+

+

(aus Stern/TDD)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

weiß/dipl.

0

+

?

+

0

 

+

+

(aus Stern/DDD)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

weiß/tetrapl.

+

0

?

0

+

+

 

0

(aus Stern/TDD)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rot/tetrapl.

+

0

?

0

+

+

0

 

+ equivalent signifikant voneinander verschieden

0 equivalent kein signifikanter Unterschied

? equivalent keine ausreichenden Meßdaten


41

Methodenvergleich Ploidiebestimmung / Ergebnisübersicht

Variante

Zell-u. Zell-kerngröße komparativ (Petalenepi-dermis und -mesophyll)

Stomatalänge (Ø) in µm

Ø Flächeninhalt /Petalenepidermiszelle (Binnenfeld, oben), A in µm2

Anzahl Nucleoli

ermittelte Chromosomenzahl / Kunststoffeinbettung (Abweichungen methodisch bedingt)

 

 

 

 

 

 

 

Stern/DDD

diploid

31,2

645

max. 2
in allen Schichten

14
in allen Schichten

 

 

 

 

 

 

weiß/diploid (aus Stern/DDD)

diploid

30,9

-

max. 2
in allen Schichten

13-14
in allen Schichten

 

 

 

 

 

 

Stern/TDD

Epidermis:
polyploid,
Mesophyll:
Rand polypl.,
Binnenfeld
diploid

46,0

1194

max. 4 in Epidermis, max. 2 subepidermal
bzw. in L3-
bürtigem
Gewebe

27-28 in Epiderm.
13-14 in subepid.,
12-14 in L3-bür-
tigem Gewebe

 

 

 

 

 

 

rot/diploid
(aus Stern/TDD)

diploid

30,7

-

max. 2
in allen Schichten

13-14
in allen Schichten

 

 

 

 

 

 

weiß/tetraploid
(aus Stern/TDD)

polyploid

45,4

-

max. 4
in allen Schichten

26-28
in allen Schichten

 

 

 

 

 

 

rot/tetraploid

polyploid

45,6

-

max. 4
in allen Schichten

26-28
in allen Schichten

 

 

 

 

 

 

Stern/TTT

polyploid

45,2

-

max. 4
in allen Schichten

26-28
in allen Schichten

 

 

 

 

 

 

Stern/DP(?)

Epidermis:
diploid,
Mesophyll:
Rand diploid,
Binnenfeld
polyploid

31,5
(geringe
Stichprobe)

-

-

-


42

3.5. Instabilitäten der Blütenfarbe

Wiederholt ist bereits davon die Rede gewesen, daß in weiß blühenden Klonbeständen ganz gleich auf welcher Ploidiestufe rote Sprenkelung der Blüten möglich ist. Die Sprenkelung ist fakultativ, tritt im Sommer verstärkt auf und hat unterschiedliche Intensitäten.

Abb. 47: Sprenkelungsintensitäten auf tetraploider Ebene


43

Vereinzelt treten in den Klonbeständen Blüten auf mit sektorialen Farbveränderungen:

Abb. 48: weiß/tetraploid: Blüte mit rotem Sektor

Abb. 49: rot/diploid: Blüte mit weißem Sektor

Auf der tetraploiden Ebene kam es bei rot/tetraploid zu einer bislang noch nicht beschriebenen Musterbildung. Sie war auf einige Sommerwochen beschränkt:

Abb. 50: Blütenfarbveränderung an rot/tetraploid

Das Muster unterscheidet sich im Phänotyp stark zu den als chimärisch bedingt nachgewiesenen Sternmustern (Stern/DDD, /TDD und /TTT). Einen Hinweis darauf, daß der Farbstoff-ausfall, der sich scheinbar als Sektor zeigt, nicht auf L1 beschränkt ist (wie bei den Sternmustern), liefern die isoliert von den roten Petalenbereichen liegenden roten Streifen. Phänotypisch ähnliche Muster beschreiben Napoli et al. (1990) und Jorgensen (1995) nach Transfer eines Chalcon - Synthase- Gens, wobei die Ursache im Ausmaß der variablen Musterbildung als Cosuppression erklärt wird. Eine gleiche Grundlage für die hier vorgestellte Variation zu vermuten, erscheint zumindest diskutabel, da mit dem tetraploiden Status die Kopienanzahl pro Genom erhöht ist, eine somatisch begrenzte


44

Inaktivierung des Farbgens durch Cosuppression also zum Farbausfall führen könnte. Die Auslösung von Cosuppression ist zudem als umweltabhängig (Streß) bekannt (Odenbach et al., 1997). An dieser Stelle müßten biochemische Analysen einsetzen, um die Ursache dieser Farbvariation aufklären zu helfen.

Die Sprenkelung innerhalb ansonsten weiß blühender Klonbestände einschließlich Sektorbildung ist ein Zeichen dafür, daß das A1-Gen in diesen Formen noch präsent ist, allerdings in einem inaktiven Zustand. Nur partiell hebt sich diese Blockade auf, Pelargonidinderivate können auf diese Petalenbereiche begrenzt synthetisiert werden. Ereignet sich diese Deblockade relativ spät im Prozeß der Blütenentwicklung, werden jeweils nur kleine Gewebebereiche von diesem Ereignis betroffen und es kommt zur Sprenkelung. Wird die Blockade des A1-Gens in einem frühen Stadium aufgehoben, entstehen Sektoren. Sektorialer Farbausfall konnte auch an rot blühenden Pflanzen entdeckt werden (Abb. 49), ist hier aber eine seltene Erscheinung und die Umkehrung der (roten) Sektorbildung an weißen Blüten (Blockade des A1-Gens).

Die Sprenkelung an weiß/diploid und weiß/tetraploid kann sich wieder verlieren. Bei weiß/diploid führte sie in einigen Fällen zu roten Blütentypen, die sich (über den Winter) als solche stabil hielten.

Auf die Instabilitäten in der Blütenfarbe konzentrierten sich die Arbeiten am Max-Planck- Institut nach dem Gentransfer. Neben den ”roten“ und ”weißen“ Transformanten wurden auch die variegaten Typen auf molekularer Ebene in Hinblick auf die Anzahl der integrierten Genkopien und Methylierung in der Promotorregion untersucht (Linn et al., 1990/ Meyer, 1991). Es konnte nachgewiesen werden, daß mehrere Genkopien und Methylierung am Promotor zu weißen, eine Genkopie und keine Methylation zu roten Blüten führt. Ein Zusammenhang zwischen Kopie und Methylierung besteht insofern, als daß mehrere Genkopien im Genom bevorzugt methyliert und damit inaktiviert werden. Wichtig ist weiterhin die Region, in der das Fremdgen eingefügt ist (Meyer, 1995 A und B/ Pröls und Meyer, 1992). Fortan arbeitete man mit Transformanten, die nur eine intakte Genkopie in ihr Genom integriert hatten, weiter. Die Methylierungsvorgänge standen nun im Vordergrund (Pröls und Meyer, 1992).

In diesem Zusammenhang ist ein analoger Gentransfer interessant, der von Elomaa et al. (1995) ebenfalls mit der weißen Petunienlinie RL01 vorgenommen wurde. Neben dem Mais-Gen A1 fand vergleichend ein ebenfalls die Dihydroflavonol 4-Reduktase codierendes Gen der Gerbera (gdfr) Verwendung. Für Instabilitäten in der Blütenfarbe, die nach Transfer des A1-Gens wie im Kölner Versuch auftraten, konnten auch in diesem Falle die Integration


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mehrerer Kopien und Methylierungsvorgänge verantwortlich gemacht werden. Im Gegensatz dazu wurde die ziegelrote Blütenfarbe bei Transfer des Gerbera-Gens sehr stabil ausgebildet, Methylierungen traten höchst selten auf und die Anthocyangehalte waren insgesamt höher. (Von einem Sternmuster wird für diesen Transfer berichtet, allerdings ohne spezifischen Erklärungsansatz.) Beachtenswert beim gdfr-Transfer ist eine positive Korrelation zwischen Farbintensität und Kopienanzahl pro Genom, also ein dem A1-Transfer völlig entgegengesetzter Sachverhalt. Der Diskussionsansatz für die Stabilitätsunterschiede zwischen transferiertem A1- Gen und gdfr stützt sich dabei auf verschiedene Basengehalte (GC-Gehalt): Ist der Basengehalt zwischen Transgen und Integrationsort sehr verschieden, steigt die Wahrscheinlichkeit der Methylierung und damit die Störung der Fremdgenexpression. Das A1-Gen als "monokotyles Gen" ist GC-reich (60%), das gdfr ("dikotyles Gen") GC-arm (39%). Offenbar ist das "dikotyle gdfr" der Gerbera mit dem Petuniengenom besser kompatibel.

Im Kölner Versuch wurde letztendlich die Linie 17 (eine intakte Genkopie) für weiterführende Untersuchungen herangezogen, u.a. als Grundlage für den Freilandversuch. Dabei wiederum auftretende Methylierungen konnten als endogen bedingt, im Sinne einer Reaktion auf das ”Erkennen von Fremd-DNA“, und gleichzeitig als umweltabhängig (Gewächshaus: 95 % stabil, Freiland: 31% der Population stabil) charakterisiert werden (Meyer und Heidmann, 1994/ Meyer, 1995 A und B).

Damit wäre der genetische und biochemische Hintergrund der Instabilität umrissen. Diese Erscheinung auf gärtnerisch-pflanzenzüchterischer Ebene genauer zu beleuchten, war Ziel eigener Arbeiten:

3.5.1. Bonituren zur Sprenkelungsneigung

Im Klonbestand der ”weißen“ Kallusregenerate auf diploider und tetraploider Stufe aus dem Entmischungsversuch der Sternmuster zeigte sich insbesondere in den Sommermonaten eine von Pflanze zu Pflanze unterschiedlich stark ausgeprägte Sprenkelung der Blüten. Es konnte beobachtet werden, daß offenbar verstärkt zur Sprenkelung neigende Typen existieren. Aus dem diploiden Klonbestand wurde ein Typ selektiert, der sich zu einem fast roten Blütentyp hin entwickelt hatte und über die Wintermonate in dieser Form stabil blieb. Nimmt man an, daß bei Kalluskultur eine Zelle zum Ausgangspunkt für eine neue Pflanze wird, wird die Variabilität in einem somatischen Sinne verständlich.

Sprenkelung selbst ist quantitativ schlecht erfaßbar. Es ist anzunehmen, daß die


46

Sternbildungen, wie sie bereits an weiß/diploid und weiß/tetraploid unter 3.4.1. beschrieben wurden, in direktem Zusammenhang mit der Sprenkelung stehen, was ihre Ursache betrifft. Es kann bei beiden davon ausgegangen werden, daß für die Variabilität das Ereignis (A) larrrarr A verantwortlich ist. Bei einer Sternbildung wird demzufolge die Blockierung des A1-Gens nur in L2 (und nicht nachweisbar evtl. in L3) aufgehoben. In L1 bleibt der Defekt erhalten, was zur Ausbildung der regelmäßigen weißen Sektoren führt.

Im Vergleich der diploiden und tetraploiden Klonbestände sind deshalb über den Zeitraum eines halben Jahres Neubildungen von Sternmustern [einzelne Sprosse, Sternmusterbildung = spezielle Form des Ereignisses (A) rarr A] registriert worden mit folgendem Ergebnis:

weiß/diploid,

58 Pflanzen

1 Neubildung Stern (equivalent 1,7% der Pflanzen).

weiß/tetraploid,

43 Pflanzen

4 Sprosse mit Sternmuster entstanden (equivalent 8,15%)

Auf diese Weise entstand eine neue Variante des Sternmusters, das homohistisch auf tetraploider Stufe existiert und auf vegetativem Wege erhalten werden kann: Stern/TTT (siehe auch 3.4.1.). Dabei wird die modifikative Seite dieser Chimärenbildung sichtbar.

Die weitaus häufigere Sternbildung auf tetraploider Stufe ließe sich damit erklären, daß auf tetraploider Ebene [(A) - (A) - ] die Deblockierung eines A1-Gens rein quantitativ wesentlich häufiger zu Veränderungen des Phänotyps führt als bei diploiden Pflanzen [(A) - ]. Aus statistischer Sicht aber erfordert die Seltenheit dieser Sternbildung eine Erweiterung des Stichprobenumfangs. Die Tatsache, daß es zur Sprenkelung neigende Typen gibt (Kreuzungsanalysen, Beobachtung einzelner Klone von Kallusregeneraten) wird hierbei eine klare Aussage erheblich erschweren.

3.6. Kreuzungsanalysen

Ein entscheidendes Kriterium zur Überprüfung des chimärischen Charakters einer Pflanze ist die Testung der Erblichkeit. Sämlingsnachkommen dürfen dabei keine, ihren Eltern entsprechende Musterungen haben.

Die Sternmusterform hat in bezug auf das A1-Gen einen heterozygoten Zustand.

Da weißblühende Entmischungsprodukte (spontan und aus Kalluskultur) die Fähigkeit besitzen, rote Sprenkelung zu zeigen bis hin zur Wiederausprägung des Sternmustertyps, wurde davon ausgegangen, daß eine Blockierung des A1-Gens vorliegt, die aufgehoben werden und wieder einsetzen kann [A rarr (A) rarr A].


47

Die L1 des Sternmusters ist farbdefekt (A1-Gen blockiert), die L2 ist intakt, was die von ihr ausgehende partnerinduktive Wirkung im Petalenbinnenfeld und das subepidermale Regenerat aus Kalluskultur Stern/TDD beweisen.

Gameten werden in der Regel von der zweiten Scheitelschicht (Brabec, 1965/ Bergann, 1967) gebildet. Setzt man nun die erste Mendelsche Regel voraus, kann folgende Hypothese aufgestellt werden:

F1 (aus Stern/DDD × Stern/DDD):

1 A A

rot : weiß

 

2 A -

3 : 1

 

1 - -

 

 

 

 

F1 (aus weiß/dipl. × weiß/dipl.):

1 (A)(A)

rot : weiß

 

2 (A) -

0 : 1

 

1 - -

 

 

 

 

F1 (aus Stern/DDD × weiß/dipl.)

1 A (A)

rot : weiß

 

1 A -

1 : 1

 

1 - -

 

 

1 (A) -

 

Die tatsächlichen Ergebnisse geben abweichende bis gänzlich andere Aufspaltungsverhältnisse wieder (Bestäubungen und Aussaaten in verschiedenen Jahreszeiten) :

 

rot : weiß

Gesamtzahl der bonitierten Sämlinge

 

 

 

F1 Stern/DDD × Stern/DDD:

1,6 : 1

531

 

 

 

F1 weiß/dipl. × weiß/dipl.:

1 : 4,4

461

 

 

 

F1 Stern/DDD × weiß/dipl.:

1 : 2,9

175

 

 

 

F1 weiß/dipl. × Stern/DDD:

1 : 1,5

86


48

Bei diesen, von der Mendelschen Regel abweichenden Aufspaltungsverhältnissen erscheint unwahrscheinlich, daß sich auch die farbdefekte L1 an der Gametenbildung beteiligt und damit den Anteil ”Weißer“ erhöht, weil auch bei weiß/dipl. × weiß/dipl. rot blühende Nachkommen auftreten. Das bestätigen zusätzlich die Selbstung der Laubblattvariante GWG, die 61 weiße Sämlinge als Nachkommen hatte (L2=weiß), sowie die Selbstung von Stern/TDD, bei der keine triploiden Nachkommen entstehen (siehe unten). Wahrscheinlicher ist, daß auch auf dem generativen Wege die Instabilität des A1-Gens wirksam wird.

Meyer (1995 A) entwickelte zur Erklärung des Sachverhaltes ein Modell, daß Bezug auf den von Brink (1973) beschriebenen Begriff der Paramutation nimmt. Dabei überträgt sich nach Kombination des unmethylierten Allels mit einem methylierten das Methylierungsmuster in den folgenden Zellteilungen, wodurch das unmethylierte Allel ebenfalls inaktiviert wird (siehe dazu auch 4.2.).

Auch andere der in dieser Arbeit beschriebenen Blütenvarianten wurden zu Kreuzungsanalysen herangezogen. Für Stern/TDD ergaben sich folgende Ergebnisse:

 

F1 aus Selbstung Stern/TDD

 

 

 

 

 

rot : weiß

Gesamtzahl der bonitierten Sämlinge

 

 

 

1. Selbstung
Herbst

2,7 : 1

132

 

 

 

2. Selbstung
Winter

3 : 1

60

 

 

 

3. Selbstung
Sommer

1,8 : 1

320

Die Selbstungen erfolgten in drei Abschnitten: Herbst, Winter und Sommer. Das ist insofern interessant, als daß die Aufspaltungsverhältnisse sich jahreszeitlich unterscheiden. Vorangegangen zu dieser bewußten Staffelung war die Beobachtung, daß die Sprenkelungsneigung (also die Instabilität des A1-Gens) im Sommer verstärkt auftritt.


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Im Falle der 1. Selbstung wurde jede zweite, bei den beiden weiteren Selbstungen jede Pflanze auf ihren Ploidiegrad hin untersucht (Stomatamessung). Untersuchungen von Steere (1932) bewiesen die Möglichkeit der Bildung triploider Petunien durch Kombination di- und tetraploider Gameten. Im hier dargestellten Versuch waren alle Pflanzen diploid und entsprechen damit ihrem Typus nach dem der zweiten Scheitelschicht der Mutterpflanze Stern/TDD. Dieses Ergebnis bezeugt, daß die L1 sich nicht an der Gametenbildung beteiligt (siehe oben).

Während bei Selbstung im Winter sogar die nach Mendel erwartete 3:1 - Aufspaltung ermittelbar war, weichen die Werte bei Selbstung im Herbst leicht und im Sommer stark davon ab. Das Ereignis Alarrrarr (A) ist damit auch im generativen Versuch als umweltabhängig nachgewiesen. Als analoger Versuch wurde eine rote, aus Kalluskultur von Stern/TDD entstandene Variante (rot/diploid) geselbstet. Sie ist diploid und verkörpert die L2-Komponente von Stern/TDD. Für ihre Blütenfarbe ist ein heterozygoter Zustand anzunehmen: A - .

 

F1 aus Selbstung rot/diploid

 

 

 

 

 

rot : weiß

Gesamtzahl der bonitierten Sämlinge

 

 

 

Selbstung

1,9 : 1

206

(verschiedene
Jahreszeiten)

 

 

Durch gesonderte Bonitur gesprenkelter Blüten bei dieser Selbstung erwies sich ein deutlicher Unterschied zwischen Winter- und Sommerkultur. Während bei den im Winter blühenden Pflanzen der Anteil ”Instabiler“ 4,5 % betrug, befand sich dieser Wert im Sommer auf einem Niveau von 21,5 %. Dieses Ergebnis und die bessere Annäherung der winterlichen Bonitur (Selbstung und Aussaat im Winterhalbjahr !) bei Selbstung Stern/TDD an die erwartete Mendel´sche Verteilung kann damit als licht- und temperaturbedingt erklärt werden (siehe dazu auch Ergebnisse Selbstung Stern/TDD:

Sommer: rot : weiß = 1,8 : 1, Winter: rot : weiß = 3 : 1).

Selbst als homozygot rot selektierte Pflanzen zeigen Instabilitäten in der Blütenfarbe und können weiß und gesprenkelt blühende Varianten in der Nachkommenschaft haben.


50

Gleichzeitig wird deutlich, daß es Neigungen bestimmter Typen zur Sprenkelung, den Bonituren im Klonbestand entsprechend, auch auf der generativen Ebene gibt. Um das zu dokumentieren, sollen zwei als homozygot Selektierte im Vergleich aufgeführt werden:

 

F1 Selbstung homozygot rot

 

 

 

(Selbstung und Aussaat erfolgte im Sommerhalbjahr. )

 

 

 

 

 

 

 

rot : weiß

Gesamtzahl bonitierter Sämlinge

davon instabil
(als rot bonitiert)

 

 

 

 

homo-

35,6 : 1

403

26,3 %

zygot 17

 

 

 

 

 

 

 

homo-

191 : 0

191

1,6 %

zygot 34

 

 

 

Dieses Ergebnis relativiert natürlich die vorangegangenen, die Umweltabhängigkeit belegenden Selbstungsergebnisse: Zumindest gibt es also auch eine auf das Individuum bezogene Neigung zur Sprenkelung. Eine diploide Variante, die durch ihre starke Sprenkelungsneigung aus einem Bestand weiß blühender Kallusregenerate (von Stern/DDD) selektiert wurde (unter Bonituren im Klonbestand erwähnt), hatte nach Selbstung in ihrer Nachkommenschaft sogar einen Anteil instabiler Farbausprägung von 31,8 % (von insgesamt 58 Pflanzen).

Zusammenfassend kann die Veränderlichkeit des Instabilitätsausmaßes, also des Ereignisses (A) larrrarr A, grundsätzlich als von Umweltverhältnissen abhängige Erscheinung betrachtet werden, wobei es Abweichungen durch verschieden ausgeprägte Sprenkelungsneigungen einzelner Typen geben kann. Offenbar existieren verschiedene Grade im Ausmaß der Methylation, die als Eigenschaft diesen speziellen Pflanzen (auch auf generativem Wege) erhalten bleiben (Meyer und Heidmann, 1994).

Das Sternmuster der transgenen Petunie jedoch ist selbst nicht vererbbar (im Gegensatz zu den von Petuniensorten bekannten Blütenmustern: siehe unter 1.4.1.), auch wenn durch die Instabilität des A1-Gens die Neubildung eines Sterns theoretisch und praktisch möglich ist (siehe auch 3.4.1. und 3.5.1.). Damit kann auch der dritte Weg des Nachweises mit einer zugunsten der chimärischen Konstitution dieser Pflanze ausfallenden Beurteilung abgeschlossen werden.


51

Im Ergebnis der Selbstungen konnten auch diploide, weiß blühende Nachkommen selektiert werden, die homozygot weiß sind, keine Sprenkelung mehr zeigen und damit der Ausgangslinie vor dem Gentransfer entsprechen. Für weitergehende Experimente, eventuell auch eine züchterische Bearbeitung der transgenen Petunien auf tetraploider Stufe sollen an dieser Stelle die Fertilitätspotentiale der einzelnen Varianten vergleichend aufgelistet werden: Wie bei induzierter Polyploidie zu erwarten, ist die Fertilität bei den tetraploiden Varianten unterschiedlich stark beeinträchtigt (Scheibe, 1951/ Skiebe, 1966/ Brewbaker, 1967).

Zur Fertilität der einzelnen Varianten

 

Samenansatz bei Kreuzung

Samenansatz bei

 

mit gleichploiden Varianten

Selbstung

 

 

 

 

Stern/DDD

gut

gut

 

 

 

rot/diploid (aus Stern/TDD),

gut

gut

heterozygot (Blütenfarbe)

 

 

 

 

 

rot/diploid

gut

vermindert

homozygot (Blütenfarbe)

 

 

 

 

 

weiß/diploid (aus Stern/DDD)

gut

gut

heterozygot (Blütenfarbe)

 

 

 

 

 

weiß/diploid

gut

vermindert

homozygot (Blütenfarbe)

 

 

 

 

 

rot/tetraploid

0

0

 

 

 

Stern/TDD

?

gut

 

 

 

Stern/DT(?)

?

0

 

 

 

Stern/TTT

0

0

 

 

 

weiß/tetraploid

0

stark vermindert,

(aus Stern/TDD)

gegen 0

 

 

(4 Sämlinge: weiß)

 

 

 

 

Blütenfarbmutanten

0

0

nach in-vitro-Kalluskultur

 

 

 

 

 

Laubblattchimären

?

gut

nach in-vitro-Kalluskultur

 

 

 

 

 

rot/diploid (aus Stern/TDD),

 

 

(heterozygot) female

 

 

×

sehr gut

sehr gut

‘Marathon blau’ male

 

 

(sowie reziproke Kreuzung)

 

 


52

3.7. Zur Stabilität des A1-Gens bei Sorteneinkreuzung

Im züchterischen Zusammenhang ist die Stabilität des A1-Gens bei Einkreuzung in Sorten von entscheidender Bedeutung. Bereits Linn et al. (1990) und Meyer (1991) berichten von einer Kreuzung transgener Pflanzen mit einer cyanidinhaltigen handelsüblichen Sorte. Als cyanidin-roter Phänotyp (Blüten) und einer nur kleinen Menge an Pelargonidin wird die F1-Generation beschrieben. Die F2 spaltete in drei Farbklassen auf (Cyanidin-, Pelargonidin- und Mischtyp). Der Mischtyp besaß einen gegenüber der F1 erhöhten Pelargonidingehalt. Daß die transgene Form erfolgreich in die Züchtung eingegliedert werden kann, wurde geschlußfolgert. Die Antwort auf die Frage, warum die F1 nicht in unterschiedliche Farbtypen aufspaltete, wie man dem heterozygoten Zustand von RL01-17 nach vermuten könnte, bleiben die Autoren in beiden Veröffentlichungen schuldig.

Mit dem Ziel, den A1-Typ in den Multiflora-Typ zu integrieren, beschäftigten sich Oud et al. (1995). Sie nutzten die 1987 entstandene transgene Petunie sowohl als Vater wie auch als Mutter und konnten keine negativen Erscheinungen, einschließlich Instabilitäten, feststellen. Im Gegenteil gehen sie von einer Stabilisierung des A1-Gens bei Einkreuzung in Sorten aus.

Abb. 51 : Kreuzungspartner rot/diploid × ‘Marathon Dunkelblau’ und Nachkommenschaft (unten)

Für eigene Untersuchungen wurde die Variante rot/diploid (L2-Komponente von Stern/TDD) genutzt. Sie repräsentiert den heterozygoten Typ RL01-17, wie er auch bei den beiden, oben erläuterten Versuchen Verwendung fand. Instabilitäten im Klonbestand (Gewächshaus) von rot/diploid sind sehr selten. Als Kreuzungspartner diente ‘Marathon Dunkelblau’, Firma Walz, die im Katalog als F1-Hybride ausgezeichnet ist.


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Die F1-Generation erbrachte für

blau female × rot male

175x dunkelrosa, 1 × hellrosa,

für die Reziprokkreuzung

rot female × blau male

189x dunkelrosa blühende Pflanzen.

Die einheitliche Blütenfarbe verlangte eine Prüfung des F1-Status’ von ‘Marathon Dunkelblau’. 52 blau blühende Nachkommen erbrachte die Selbstung dieser Sorte; sie ist in Hinblick auf ihre Blütenfarbe als homozygot zu betrachten. Warum jedoch der heterozygote Charakter der transgenen Pflanze nicht zu Aufspaltung der Nachkommenschaft führte, muß diskutiert werden (siehe 4.2.).

Klimaschrankversuche zeigten eine extreme Temperaturabhängigkeit des neu entstandenen Farbtyps ‘Dunkelrosa’: Bei nachts abgesenkten Temperaturen nimmt der blaue Farbanteil zu:

Abb. 52: Epidermenschema (obere Kronblattepidermis/ Aufsicht) der Kreuzungspartner und der Nachkommenschaft zur Veranschaulichung der Farbwerte (alle Präparate mit Plas-molyse)


54

An den dunkelrosa F1-Pflanzen traten unabhängig vom Temperaturregime Sektorbildungen unterschiedlicher Größe und Farbe auf:

Abb. 53: blauer Sektor an F1-Typ dunkelrosa

Abb. 54: heller und blauer Sektor an F1-Typ dunkelrosa

Abb. 55: roter Sektor (nicht transgener Farbton!) bei unterschiedlichen Nachttemperaturen (>15°C, <15°C, <10°C: Reihenfolge in Leserichtung)


55

Interessant sind Sektorenbilder bei dem einzigen hellrosa Farbtyp (aus blau female × rot male). Hier entstanden Petalensektoren, die unverfälscht den transgenen Farbton zeigen, sowie weiße Bereiche, in denen jegliche sichtbare Farbsynthese ausgefallen ist.

Abb. 56: F1-Typ hellrosa

 


56

Abb. 57: F1-Typ hellrosa mit Sektor (transgener Farbton!)

Abb. 58: F1-Typ hellrosa mit zweifarbigem Sektor (transgener und weißer Farbton!)

Die aus Selbstung von ‘Dunkelrosa’ entstandene F2 spaltet auf, wobei drei Farbklassen aufgestellt werden können:

Abb. 59: einzelne Farbtypen der F2-Generation aus Selbstung (blau female × rot male) und Selbstung (rot female × blau male)


57

Auch hier in der F2 erscheinen Instabilitäten (Sektorbildung und Sprenkelung):

Abb. 60: sektoriale Farbveränderung

Abb. 61: Sprenkelung der Blüte (dieser Pflanze immanent)

Anders als bei den zitierten Versuchsdarstellungen zeigte sich bei diesem Kreuzungsexperiment, daß die Fähigkeit zu instabiler Blütenfarbausprägung bei Einkreuzung der transgenen Petunie in eine handelsübliche Sorte erhalten bleibt. Dabei kann der Farbausfall sogar auf die Farbkomponente der Sorte übertragen werden. Dieses Ergebnis gilt für die F1- und F2-Generation von blau × transgen/rot. Dem dunkelrosa Farbtyp, als Mischtyp zu verstehen, kann eine extreme Temperaturabhängigkeit der Blütenfarbe bescheinigt werden.

3.8. Somaklonale Variabilität nach in-vitro-Kalluskultur

Die Regeneration von Pflanzen aus einer Zelle bei Kalluskultur angenommen, macht anschaulich, daß einzelne Mutationsereignisse, die in der Regel auf einzelne oder wenige Zellen beschränkt bleiben würden, nun in ganzen Pflanzen manifest werden können. Hinzu kommt eine erhöhte Mutationsrate durch die chemisch (Hormone) induzierte, physiologische Kehrtwende, die ausdifferenzierte Gewebe machen müssen, um wieder meristematisch zu werden. Eine somit aus in-vitro-Kultur resultierende Formenbreite nennt man somaklonale Variation (Larkin und Scowcroft, 1981 und 1982/ D’Amato, 1986/ Skirvin et al., 1994). Aus den eigenen in-vitro-Kalluskulturen hervorgegangen sind eine Reihe von Blüten- und Laubblattvarianten, die eindrucksvoll die somaklonale Variabilität bei Petunia belegen:


58

Abb. 62: einige Blütenvarianten nach in-vitro-Kalluskultur (diploide und tetraploide Ebene)

Auffällige Wuchsformen wie Gigas- und Zwergwuchs traten auf. Den größten Anteil an der Gesamtvariation allerdings hatten diploide Laubblattvarianten. In Kultur bildeten sich an ihnen zahlreiche neue Sproßvarianten:

Abb. 63: Laubblattvariante nach Überführung der Kallusregenerate in Erdkultur


59

Abb. 64: Laubblattvarianten nach in-vitro-Kalluskultur und an ihnen entstandene Sproßvarianten


60

Abb. 65: Umlagerungs-prozesse führen zu Sproßvarianten

Unter den Kallusregeneraten befand sich ein gescheckter Typ (siehe Blattaufnahmen Abb. 64). Dieser Phänotyp ist auch unter Sämlingen zu beobachten. Mit der nachweisbaren Erblichkeit und Umweltabhängigkeit dieser Buntblättrigkeit bei Petunia befaßten sich Correns und Kappert (1936), wobei sie eine ”labile Natur“ des verantwortlichen Gens vermuteten. Bei den sonstigen hier vorgestellten Mustern kann auf eine Abfolge genetisch voneinander verschiedener Sproßscheitelschichten und damit auf Chimärie geschlossen werden: Eine Musteranalyse nach dem Phänotyp läßt die Beteiligung dreier Schichten am Laubblatt erkennen. Hierbei ist die Beteiligung der L1 am Laubblatt-Randmesophyll (analog zu den Petalen) interessant, weil die Teilnahme der ersten Scheitelschicht an subepidermalen Geweben bei Dikotylen ansonsten als Ausnahme betrachtet wird (Bergann, 1954/ 1955/ Pohlheim und Kaufhold, 1985/ Tilney-Bassett, 1986).

Alle Laubblattvarianten blühten weiß, an G HGG G entstand ein Sproß mit Sternblütenmuster, was unter 3.4.1. behandelt wurde. Nach einer ersten Musteranalyse konnte den Scheitelschichten ein Chlorophylltyp zugeordnet werden. Die so analysierten Varianten sind auf einer Farbtafel in ihrem Stammbaum verzeichnet. Weitergehende Untersuchungen, auch zur Konkurrenz verschiedenploider Gewebe, bieten sich an, weil hier bereits am Phänotyp Gewebebeteiligungen gut ablesbar sind. Für die GWG-Form kann bereits das Ergebnis einer Selbstung vorgestellt werden: Wie aufgrund der Gametenbildung von L2 zu erwarten ist, bestand die Nachkommenschaft ausschließlich aus (61) weißblättrigen Sämlingen, die wegen ihres vollständigen Chlorophylldefektes das Keimlingsstadium nicht überlebten.


61

3.9. Überlegungen zur Definition eines reformierten Systems von Blütenfarbvariation

Verschiedenfarbigkeiten bzw. Farbmuster bei Blüten sind im Pflanzenreich keine Ausnahmen, sie sind zu einem großen Teil art- bzw. sortentypisch und damit vererbbar (Dianthus L., Viola-Wittrockiana-Hybriden, Convolvulus arvensis L. etc.). Oft auch sind diese Muster modifikativ veränderbar, insbesondere von Licht- und Temperaturverhältnissen abhängig (Sternmustersorten bei Petunia,

Sternmuster bei Campanula scheuchzeri L. nach Dunkelheit: eigene Ergebnisse, Musterveränderungen bei unterschiedlicher Temperatur: Viola - Wittrockiana-Hybriden: Harder, 1938).

Abb. 66: Sternmuster-sorten der Petunie: Variabilität in der Farbver-teilung auf-grund von veränderten Temperatur-und Lichtver-hältnissen

Abb. 67: Convolvulus arvensis


62

Auch können diese artspezifischen Muster aufgrund anatomisch-morphologischer Besonderheiten zustandekommen (Lonicera spec.: in Knospe überlappende Petalenbereiche erscheinen später heller gefärbt: Pohlheim, unveröffentlicht,

Solanum gentianoides L.: Struktur der verwachsenen Petalen führt zu unterschiedlichen Farbwerten).

Abb. 68: Solanum gentianoides

Abb. 69: Pelargonium - Peltatum - Hybride ‘Mexikanerin’

Als pflanzensaftübertragbar hingegen hat man Petalenmusterung bei der Pelargonium- Peltatum-Hybride ‘Mexikanerin’ erkannt. Nach in-vitro-Kultur und Wärmebehandlung entstand eine rot blühende Sorte ‘Mexican Beauty’ (Cassells und Minas, 1983).

Ein der ‘Mexikanerin’ ähnliches Muster zeigte die Pelargoniensorte ‘Rote Luisenhof’ bei Übertragung des Pflanzensaftes von ‘Mexikanerin’ (Pohlheim, unveröffent-licht). Blütenfarbveränderungen, die eine Virusinfektion zur Ursache haben, sollten ebenfalls bedacht werden (Lesemann et al. 1996).


63

Abb. 70: Pelargonium - Peltatum - Hybride ‘Mexican Beauty’

Komplizierter werden die Sachverhalte, wenn genetische bzw. epigenetische Veränderungen zu Musterungen führen.

Dabei soll nun versucht werden, anhand von Fallbeispielen ein System zu schaffen, daß der offensichtlichen Dynamik bei diesen Blütenfarbveränderungen gerecht wird. Zunächst werden hier, die Besonderheit der in dieser Arbeit analysierten Sternmusterform der transgenen Petunie im Hintergrund, einzelne, zum Teil noch fragmentarisch analysierte Blütenfarbvariationen vorgestellt, u. a. mit dem Ziel, die Verschiedenartigkeiten zu demonstrieren:

Abb. 71: Saintpaulia ionantha ‘Mandy’, als weiß-blau-blau (L1-L2-L3)-Chimäre nachgewiesen (Plaschil, 1997)


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Abb. 72: Syringa vulgaris L.‘Sensation’, Sport von ‘Hugo de Vries’ regelmäßiger weißer Rand, Untersuchungen notwendig

Abb. 73: Phlox maculata L. ‘Natascha’, regelmäßiger weißer Rand (Existenz ähnlicher Sorten in den 30er Jahren dieses Jahrhunderts: Auskunft Staudengärtnerei), Untersuchungen notwendig

Abb. 74: Phlox subulata L. ‘Striped Candy’, chimärische Konstitution wahrscheinlich (Plaschil, 1997)


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Abb. 75: Pelargonium-Zonale-Hybride ‘Mr. Wren’, chimärischer Charakter (weiß-rot-rot) wahrscheinlich, insbesondere im Herbst (Temp.darr) treten im weißen Petalenrand isoliert vom roten Binnenfeld rote Sprenkel auf, Wurzelaustrieb rotblühend, F1-Aufspaltung in rot und rosa (Cassells und Minas, 1983/ Plaschil, 1997), Untersuchungen notwendig

Abb. 76: Rhododendron simsii Planch. ‘Mevrouw Gerard Kint’, stabile weiße Randbildung am Kronblatt , Periklinal-chimärie wahrscheinlich (Plaschil, 1997)

Abb. 77: Rhododendron japonicum Suring. ‘Kermesina Rose’, Weißrand am Kronblatt relativ stabil, rote Sektoren und rote Blüten möglich (Entmischung ?), chimärische Konstitution wahrscheinlich, Untersuchungen notwendig


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Abb. 78: Rhododendron simsii ‘Weißrand, gesprenkelt’, chimärischer Charakter wahrschein-lich, Untersuchungen notwendig, weißer Rand, rosa Binnenfeld, rote Sprenkelung über die gesamte Petale, Auftreten gänzlich roter Blüten (spontan), weißgerandeter Sektor ohne Anthocyan (spontan)

Abb. 79: Rhododendron simsii ‘Weißrand, gesprenkelt’, weißgerandeter Sektor (ohne Sprenkel)

Mikroskopischer Befund von Rhododendron simsii ‘Weißrand, gesprenkelt’:

normale Farbstoffverteilung bei Rhododendron simsii: Vakuolenfarbstoffe in oberer und unterer Epidermis und im Mesophyll

A weißer Rand mit roten Sprenkeln

Vakuolen in Epidermis und Mesophyll sichtbar, fast weiß, rote Sprenkel in beiden Epidermen erscheinen als Inseln mit seitlicher partnerinduktiver Wirkung, zum Teil auch Mesophyll mitgefärbt


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B rosa Binnenfeld

Farbstoff im Mesophyll wie bei roter Blüte, schwache Anthocyanfärbung in den Epidermen (evtl. partnerinduktive Wirkung (unvollständige Kompensation) von L2-bürtigem Mesophyll auf defekte, L1-bürtige Epidermen, dunkelrote Vakuolen im Falle der Sprenkel, partnerinduktive Seitenwirkung sichtbar

C weißgerandeter Sektor (ohne Sprenkel)

weiß, keine gefärbten Vakuolen

D rote Blüte

Vakuolenfarbstoffe (rot) in oberer und unterer Epidermis und im Mesophyll

Abb. 80: Viola sororia Willd. ‘Weiß mit blauen Adern’, als Sorte im Handel, relativ gleichmäßige Sprenkelung, Untersuchungen notwendig

Abb. 81: Spiraea x bumalda Burvenich ‘Shirobana’, spontane, sektoriale Rotfärbung ansonsten weißer Blüten bzw. ganzer Teile des Blütenstandes, sektoriale Anthocyanfärbung ist bereits im Sproß und an den Laubblättern sichtbar, Untersuchungen notwendig


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Abb. 82: Pelargonium - Zonale - Hybride ‘Eggshell’, weiße Blüten mit unterschiedlich großen roten Anteilen, Auftreten gänzlich roter Blüten, Aufspaltung der Nachkommenschaft in rot / weiß / weiß mit roten Anteilen (PLASCHIL, mündliche Auskunft), Untersuchungen notwendig

Abb. 83: Rosa hybrida L. ‘Astrid Späth’, rosa Blüte mit roten Anteilen, Auftreten gänzlich roter Blüten, Untersuchungen notwendig

Abb. 84: Impatiens-Hybride: Blütensprenkelung vererbbar


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Abb. 85: Rosa foetida L. ‘Bicolor’, Petalenoberseite rot, Unterseite gelb, spontan gelbe Sektoren (relativ häufig), oranger Mischtyp (selten), roter Sektor Petalenunterseite (selten), Untersuchungen notwendig

Abb: rechts: Querschnitt Petale mit gelbem Sektor (Petalenoberseite) und rotem Sektor (Petalenunterseite)

Mikroskopischer Befund von Rosa foetida ‘Bicolor’

Farbverteilung : Vakuolenfarbstoffe (rot) in oberer Epidermis, alle Gewebe mit gelben Chromoplasten, zwischen gelbem Sektor (Farbstoffausfall rot in oberer Epidermis) und roter oberer Epidermis seitliche Partnerinduktion sichtbar, bei rotem Sektor Petalenunterseite mit Vakuolenfarbstoff (rot)


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Zu den chimärischen Petalenmustern

Die relativ hohe Stabilität chimärisch bedingter Petalenmuster läßt diese, auf eine/einzelne Sproßscheitelschicht/en beschränkte Form der Farbmutation als klar abgrenzbares und sauber nachzuweisendes Phänomen (Entmischung spontan/in vitro, Überprüfung der Erblichkeit, doppelte Markierung einzelner Scheitelschichten) erscheinen. (Hier sollen nur periklinal-chimärische Muster betrachtet werden, nicht die weniger stabilen und oftmals in periklinal-chimärischen Konstitutionen resultierenden Sektorial- und Meriklinalchimären.) Für Chimera-Sorten von Saintpaulia ionantha (Plaschil, 1997), Pelargonium - Zonale - Hybride ‘Rosa Liebling’ (Pohlheim und Rössel, 1989), Verbena-Hybride ‘Aphrodite’ (Plaschil, 1997) etc. sind die Muster als chimärisch bedingt nachgewiesen (siehe auch 1.3.)

Die Defektmutation eines Farbgens führt zu chimärentypischer Musterung in Abhängigkeit davon:

  1. in welcher Sproßscheitelschicht sie erfolgte,
  2. wie diese Schicht sich am Aufbau des Kronblattgewebes beteiligt,
  3. welche Petalengewebe normalerweise Farbstoff bilden,
  4. ob partnerinduktive Wirkungen auftreten.

Dazu einige Beispiele (in Anlehnung an Plaschil, 1997):

  1. Der Farbdefekt beschränkt sich auf L1, diese Scheitelschicht bildet das Randmesophyll des Kronblattes, die Farbstoffsynthese findet normalerweise in den Epidermen statt, Partnerinduktion ist von L2-bürtigem auf L1-bürtiges Gewebe möglich: Ein Sternmuster entsteht. (Verbena ‘Aphrodite’, Pelargonium - Zonale - Hybride ‘Rosa Liebling’)
  2. Die Typik von (I) trifft in allen Punkten zu, nur daß keine partnerinduktiven Wirkungen möglich sind: Die Pflanze besitzt einheitlich gefärbte Kronblätter, dem Defekt entsprechend.(Pelargonium - Zonale - Hybride ‘Weißer Liebling’)
  3. Die farbdefekte L1 bildet Epidermis und Randmesophyll des Kronblattes, Partnerinduktion ist möglich, Epidermis und Mesophyll sind normalerweise Farbstoffträger: Ein Sternmuster entsteht. (Rhododendron simsii ‘Mevrouw Gerard Kint’, Saintpaulia-Blütenblattchimären: )

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  4. Die farbdefekte L1 beteiligt sich nicht am Randmesophyll, Partnerinduktion ist möglich, Farbstoffsynthese findet normalerweise in Epidermis und Mesophyll statt: Einfarbige Blüten entstehen mit neuem Farbwert (im Falle der Brakteen von Euphorbia pulcherrima ‘Eckes Rosa’ rosa: Bergann, 1961 und 1962).
  5. Der Farbdefekt beschränkt sich auf eine nicht farbstofführende Schicht:
    keine Farbveränderung trotz chimärischer Konstitution

weitere Blütenfarbvarianten

Nun existieren weiterhin Blütenfarbvarianten, die weder virusbedingt bzw. pflanzensaftübertragbar, genetisch fest determiniert, noch chimärische Muster aufgrund einer Defektmutation sind. Deutlich wird das an der Pelargonium-Zonale-Hybride ‘Eggshell’, die auf weißer Blütengrundfarbe rote Sprenkel unterschiedlicher Größe zeigt; auch rote Sektoren bis gänzlich rote Blütenstände treten auf. Andere Pflanzen zeigen ebenfalls spontan auftretende Sektoren (Spiraea bumalda ‘Shirobana’, Rosa hybrida ‘Astrid Späth’, Rosa foetida).

Auch gesprenkelte Blüten sind keine Ausnahmen (Viola sororia ‘Weiß mit blauen Adern’).

Vielfältige Ursachen können zu gleichen Erscheinungsbildern führen (Marcotrigiano, 1997, Plaschil, 1997).

Solange für all diese Pflanzen keine speziellen Nachweise geführt sind, können sie nicht weiter zugeordnet werden.

Die relativ unregelmäßig auftretenden Farbveränderungen können einen Hinweis geben auf eine Instabilität des Farbgens, das heißt, die Genexpression ist variabel. Das kann unterschiedliche Ursachen haben. Ob es sich dabei um Methylierungsvorgänge (Meyer et al., 1992), transponible Elemente (Cornu und Farcy, 1994), instabile Allelzustände (Bianchi et al., 1978/ Farcy und Cornu, 1979, Epperson und Clegg, 1992) oder andere Inaktivierungsprozesse handelt, sei zunächst dahingestellt und nicht unbedingt bedeutsam für die weiteren Gedankengänge.

An dieser Stelle soll zunächst an die Muster der Pelargonium - Zonale - Hybride ‘Mr.Wren’ und Rhododendron simsii ‘Weißrand, gesprenkelt’ erinnert werden: ‘Mr.Wren’ hat eine nach weiß veränderte L1, die sich am Randmesophyll des Kronblattes beteiligt, und eine durch Partnerinduktion von L2-bürtigen Mesophyll in den Epidermen hervorgerufene Anthocyansynthese im Binnenfeld. Dadurch entstehen rot gefärbte Petalen mit einem weißen Rand (Typ I: S.70). In diesem weißen Rand jedoch treten zuweilen rote Sprenkel auf, die im


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Herbst bei niedrigerer Temperatur an Anzahl stark zunehmen und keinen Kontakt zu L2-bürtigem (intakt = rot) Gewebe haben, damit also einer Fähigkeit der L1 zuzuschreiben sind. Von einer Defektmutation wie bei den oben beschriebenen ”klassischen“ Periklinalchimären kann man hierbei nicht sprechen. Das Farbgen kann wieder aktiviert werden, es ist instabil. Das ist nicht unbedingt ein Widerspruch zur Existenz der relativ stabilen chimärischen Konstitution dieser Pflanze. Die (reversible) Blockade des Farbgens blieb bei der Entstehung dieser Sorte auf die L1 beschränkt. Es ergab sich eine stabile Konstitution, die sortenecht auf vegetativem Wege vermehrt werden kann.

In diesem Zusammenhang ist auch Rhododendron simsii ‘Weißrand, gesprenkelt’ zu betrachten, nur daß hier die Instabilität des roten Farbgens auf somatisch beschränkte Bereiche (Sprenkel) über die gesamte Epidermis sichtbar werden (was unter anderem auch der schwach rosa Farbe im Binnenfeld der Petalen zu verdanken ist, die wahrscheinlich aufgrund von Mesophyllfarbe und deutlich unvollständiger partnerinduktiver Kompensation des Farbdefekts in der Epidermis zustande kommt).

Daß die Instabilität des roten Farbgens unterschiedliche Grade hat, beweist die Existenz eines weißrandigen Sektors einer Blüte (siehe Abb. 79).

Die roten Sektoren und einheitlich roten Blüten könnten als L1-Perforation (Verdrängung L1-bürtigen Gewebes durch L2-bürtiges), aber auch als Deblockade des Farbgens über die gesamte Blüte interpretiert werden. Da bei Rhododendron simsii stabile Muster ohne Sprenkelung bekannt sind, für die eine chimärische Konstitution durch eine Anthocyandefektmutation angenommen werden kann, erscheint der hier vorgestellte Typ wie ein Bindeglied zwischen einheitlich gefärbten Petalen und stabiler, auf einer Defektmutation beruhender, periklinalchimärischer Musterung.

Vielleicht hilft es zum Verständnis, die Instabilität als einen unvollständigen Defekt des Farbgens zu betrachten.

Gleiches trifft wahrscheinlich für die Pelargonium - Zonale - Hybride ‘Mr. Wren’ zu.

Auch bei der transgenen Sternmusterpetunie ist die Instabilität des Farbgens (hier wissen wir die Ursache: Methylierungsvorgänge) die Grundlage zur Bildung des Blütenmusters. Diese Pflanze wird deshalb im Rahmen dieser Arbeit als ”epigenetische Periklinalchimäre“ bezeichnet (siehe 4.2.).

Die Pelargonium - Zonale - Hybride ‘Mr. Wren’ und Rhododendron simsii ‘ Weißrand, gesprenkelt’ als der transgenen Sternmusterpetunie vergleichbar anzusehen, erscheint nachvollziehbar.


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Die (histologisch-anatomische) Stabilität dieser Konstitutionen ist damit nicht verschieden zu den vonklassischen“ Periklinalchimären bekannten.

Mit diesen Erörterungen wird auch die Dynamik deutlich, in die Farbmusterung von Blüten eingebunden ist. Auch chimärisch bedingte Farbmuster existieren in verschiedenen Abstufungen, wobei die Erfüllung bestimmter Bedingungen (Defektmutation bzw. Instabilität in welcher/n Sproßscheitelschicht/en manifest, gegebenenfalls Frequenz der Instabiltät, histologische Entwicklungsmuster, originale Farbstoffverteilung) entsprechende Phänotypen herbeiführt. In einem vorläufigen Bestimmungsschlüssel ist nachfolgend versucht, diese Erläuterungen in einem Zusammenhang darzustellen.


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