Plaschil, Sylvia: Vergleichende Untersuchungen zur histogenetisch bedingten Sternmusterbildung in der Petalenfärbung bei Camellia L., Myosotis L., Pelargonium L’Herit., Phlox L., Rhododendron L., Saintpaulia H. Wendl., Verbena L.



25

Kapitel 3. Ergebnisse

3.1. Mikroskopische Untersuchungen an Camellia japonica L.

Abb. 21: Ausschnitt eines Blütenblattquerschnittes mit oberer Epidermis von Camellia japonica ‘Palazzo Tursi’


Vergleichende Untersuchungen an Blütenblattquerschnitt- und Epidermis-Frischpräparaten von Camellia japonica ‘Palazzo Tursi’, die eine rote Blütenfarbe hat, zeigten, daß Blütenfarbstoff bei Camellia sowohl in beiden Epidermen als auch im Mesophyll gebildet werden kann ( Abb. 21 ). Die Farbstoffbildung in den Epidermiszellen ist jedoch intensiver als in den Mesophyllzellen.

Analysen der Farbstoffverteilung an Blütenblattquerschnitten der sternmusterblütigen Camellia japonica ‘Contessa Lavinia Maggi’ zeigten eine weiße obere und untere Epidermis sowohl im Randbereich als auch über dem rosa Binnenfeld. Anthocyanausbildung wurde ausschließlich in den Mesophyllzellen des Binnenfeldes unterhalb der Epidermis beobachtet ( Abb. 22 ). Wenn rote Streifen an den Blütenblättern auftraten, enthielt die sonst weiße (obere und/oder untere) Epidermis Anthocyan.

Abb. 22: Blütenblattquerschnitte (Ausschnitte mit oberer Epidermis) von Camellia japonica ‘Contessa Lavinia Maggi’; links: Schnitt durch den Binnenfeldbereich, rechts: Schnitt durch einen roten Streifen (nicht infiltriert)




26

Abb. 23: Blütenblattquerschnitt von Camellia japonica ‘Mathotiana’, roter Bereich


Camellia japonica ‘Mathotiana’ zeigte bei Blütenblattquerschnitten in den weißen Bereichen kein Anthocyan. Traten rote Streifen auf, war an diesen Stellen in oberer und unterer Epidermis intensiv roter Farbstoff und in den Mesophyllzellen unterhalb der Epidermis waren rosa-gefärbte Vakuolen zu sehen ( Abb. 23 ).

Rosafarbene Blütenblattbereiche enthielten ebenso wie die roten in den Epidermen und im Mesophyll Anthocyan, aber in einer geringeren Konzentration ( Abb. 24 ). Hellrosa erscheinende Petalenstellen können auf zwei Wegen entstehen: 1. Roter Farbstoff in der unteren Epidermis scheint von oben gesehen durch die anderen Zellschichten hindurch.

2. Sehr geringe Anthocyanmengen werden in den Vakuolen der subepidermalen Zellschichten gebildet und sind durch die anthocyanfreie Epidermis sichtbar ( Abb. 24 ).

Abb. 24: Blütenblattquerschnitte von Camellia japonica ‘Mathotiana’; links: rosafarbener Bereich, rechts: hellrosa Bereich



Abb. 25: Blütenblattquerschnitt von Camellia japonica ‘Maria Morren’ im rosa Streifen


Bei ‘Maria Morren’ ließen sich die rosa Farbstreifen der sonst weißen Blütenblätter auf Anthocyan in oberer und/oder unterer Epidermis zurück-führen ( Abb. 25 ). Das gesamte Meso-phyll der Petalen war jedoch ungefärbt ( Abb. 25 ).


27

Anthocyan kann bei Camellia sowohl in der Epidermis als auch im Mesophyll des Blütenblattes gebildet werden. Es wurde jedoch weder in vertikaler noch in horizontaler Richtung eine Partnerinduktion zwischen den Geweben oder Zellen beobachtet. Bei den untersuchten Sorten könnte aufgrund der Farbstoffverteilung in den Blütenblattgeweben das Mesophyll des Petalenrandes L1-bürtig und die Musterung histogenetisch bedingt sein.

3.2. Musternachweis bei Myosotis L.

Querschnitte von Blütenblättern für Untersuchungen der Farbstoffverteilung wurden angefertigt. Die obere und untere Epidermis waren anthocyanfrei, blauer Farbstoff wurde in den Vakuolen der Mesophyllzellen direkt unterhalb der Epidermen nachgewiesen ( Abb. 26 ).

Abb. 26: Blütenblattquerschnitt von Myosotis

Die Blütenbonituren der Sämlingspflanzen von Myosotis scorpioides zeigten, daß alle Pflanzen blau blühten und die Blüten eine mehr oder weniger stark ausgeprägte weiße Mitte oder Musterung besaßen. Es konnte kein chimärisch bedingtes Sternmuster der Petalen gefunden und nachgewiesen werden. Offenbar waren die Farbunterschiede genetisch bedingt und variierten durch Modifikationen.


28

3.3. Vergleichende Untersuchungen bei Pelargonium L’Herit. ex Ait.

3.3.1. Sortengruppe ‘A Happy Thought’

Im Untersuchungszeitraum traten an ‘Pink Happy Thought’ und PHT/GGG rote Sports im Blütenblattbereich auf ( Abb. 27 ). Diese Sports deuten darauf hin, daß es sich dabei um L1-Perforationen handelt und daß die rote Komponente (AHT) noch in PHT enthalten ist. Mikroskopische Untersuchungen von Epidermen dieser Perforationsstellen zeigten einen allmählichen Übergang von rotem zu hellrosafarbenem Gewebe ( Abb. 27 ). Eine seitliche partnerinduktive Beeinflussung erfolgte hier über mehrere Zellen. Anhand dieser Farbübergänge und dem Nebeneinander von L1- und L2-bürtigem Gewebe in der Epidermis wird der Verlauf der Partnerinduktion deutlich, d.h. L2-bürtiges Gewebe (Genotyp rot, Phänotyp weiß, hier aber rot) induziert in L1-bürtigem Gewebe eine intensivere Anthocyanbildung (Genotyp hellrosa, Phänotyp hellrosa, hier und im Binnenfeld kräftig rosa) ( Abb. 28 ). Blütenblattquerschnitte an AHT und PHT belegen, daß Anthocyan ausschließlich in oberer und unterer Epidermis gebildet wird ( Abb. 29 , Abb. 30 ).

Abb. 27: L1-Perforation im Blütenblatt an Pelargonium PHT/GGG


Abb. 28: Mikroskopische Aufnahme der oberen Epidermis (Blüte) an einerPerforationsstelle von PHT/GGG


Abb. 29: Blütenblattquerschnitt von Pelargonium AHT


Abb. 30: Blütenblattquerschnitt im Binnenfeld von Pelargonium PHT



29

Wurzelaustriebe an PHT und PHT/1 konnten im Untersuchungszeitraum nicht induziert werden, so daß ein Nachweis der genetischen Konstitution der dritten Sproßscheitelschicht nicht möglich war.

Durch den Vergleich der Sämlingspopulationen aus Selbstungen von AHT, PHT und aus Kreuzungen mit PHT/1 sollten Aussagen über den Genotyp der L2 und ihrer Gewebe (von den einzelnen Varianten) getroffen werden, da die Gameten in der Regel L2-bürtig sind.

Die Nachkommen der Selbstungen von AHT und PHT spalteten in die Blütenfarben Rot und Rosa auf ( Tab.7 , Tab.8 ). PHT/1 konnte bei den Bestäubungen nur als Mutter verwendet werden, weil die Variante keinen fertilen Pollen ausbildet. Deshalb mußte PHT/1 mit AHT und PHT gekreuzt werden. Diese Nachkommen spalteten bei dem Merkmal Blütenfarbe ebenfalls in Rot und Rosa auf ( Tab.9 , Tab.10 ).

Tab. 7: Ergebnisse der Selbstungen der Pelargonium-Zonale-Hybride ‘A Happy Thought’

Sämlinge

insgesamt

blühend

rot blühend

rosa blühend

Anzahl

33

22

16

6

prozentual

100 %

72,73 %

27,27 %

Tab. 8: Ergebnisse der Selbstungen der Pelargonium-Zonale-Hybride ‘Pink Happy Thought’

Sämlinge

insgesamt

blühend

rotblühend

rosablühend

Anzahl

24

15

10

5

prozentual

100 %

66,67 %

33,33 %

Tab. 9: Ergebnisse der Kreuzung von Pelargonium PHT/1 x AHT

Sämlinge

insgesamt

blühend

rotblühend

rosablühend

Anzahl

9

3

2

1

prozentual

100 %

66,67 %

33,33 %


30

Tab. 10: Ergebnisse der Kreuzung von Pelargonium PHT/1 x PHT

Sämlinge

insgesamt

blühend

rotblühend

rosablühend

Anzahl

12

7

4

3

prozentual

100 %

57,14 %

42,86 %

Die Bonituren der Sämlingsnachkommenschaften zeigten ein differenziertes Bild. So deuten die Zahlen bei der AHT-F1-Generation auf eine Mendel’sche Aufspaltung von Rot : Rosa wie 3:1 hin. Bei den PHT-Sämlingen verschiebt sich wahrscheinlich aufgrund des geringeren Versuchsumfangs oder der Bildung L1-bürtiger Gameten das Aufspaltungsverhältnis zugunsten der Blütenfarbe Rosa und ergibt Rot : Rosa wie 2:1. Aus den Kreuzungen unter Verwendung vom PHT/1 als Mutterpflanze ergaben sich wegen des geringen Samenansatzes und demzufolge einer kleinen Anzahl von Sämlingen keine konkret einzuordnenden Aufspaltungsverhältnisse. Eine 2:1-Aufspaltung von Rosa : Rot wäre hier denkbar.

In der in vitro-Kultur ließen sich zeitlich begrenzt Sproßspitzen von AHT, PHT und PHT/1 kultivieren, eine Kallusinduktion erfolgte nicht.

Blütenblattmessungen wurden an allen drei Klonen durchgeführt, um Aussagen über mögliche Wachstumshemmungen in Verbindung mit den Anthocyandefekten im Blütenblattbereich treffen zu können. Dabei wurde an der unteren, mittleren Petale der Blüten jeweils die Länge und Breite ermittelt, die Meßergebnisse wurden statistisch ausgewertet ( Tab.11 ). Eine grafische Aufbereitung der Meßdaten ist in Abbildung 31 /1-6 ( Abb. 31 ) zu sehen.

Tab. 11: Mittelwerte und Scheffe-Test der Blütenblattmessungen an Pelargonium AHT, PHT, PHT/1

der Blütenblattlänge der AHT-Sortengruppe

Vergleich der Blütenblattbreite der AHT-Sortengruppe

 
 

G

G

G

 
 
 

G

G

G

r

r

r

r

r

r

p

p

p

p

p

p

3

2

1

3

2

1

Mittelwerte Blütenblattlänge in mm

Variante/Klon

Mittelwerte Blütenblattbreite in mm

Variante/Klon

15,8

PHT/1

(Grp 3)

10,1

PHT/1

(Grp 3)

18,0

PHT

(Grp 2)

*

11,9

PHT

(Grp 2)

*

19,7

AHT

(Grp 1)

*

*

13,0

AHT

(Grp 1)

*

*

(*) Zeigt signifikante Unterschiede im unteren Dreieck


31

Abb. 31: Häufigkeitsverteilungen der Blütenblattmeßwerte der Pelargonium-Variante AHT, PHT und PHT/1

1


2


3


4


5


6


Die statistische Auswertung der Meßwerte von Blütenblattlänge und -breite der Klone der AHT-Sortengruppe mit dem Scheffe-Test ( Tab.11 ) und der Vergleich der Häufigkeits-verteilungen ergaben, daß sich die Varianten sowohl in der Petalenlänge als auch in der Petalenbreite jeweils signifikant voneinander unterscheiden. Für die Mittelwerte beider Meßreihen (Länge und Breite) ist folgender Vergleich gültig:

AHT > PHT > PHT/1

Anhand dieser Belege kann davon ausgegangen werden, daß die Anthocyandefektmutation gleichzeitig zu einer Verminderung der Blütenblattgröße führt. Für den konkreten Fall gilt:

Je größer der Anteil des anthocyandefekten Gewebes am Blütenblattmesophyll ist, um so intensiver ist die Reduktion des Blütenblattes.


32

Die Farbstofflokalisation nur in den Epidermen, die seitliche Partnerinduktion, spontane Segregation durch L1-Reduplikation und L1-Perforation, keine generative Vererbung der Musterung bei Selbstung am Untersuchungsobjekt Pelargonium PHT sowie der Vergleich zwischen den Varianten innerhalb der AHT-Sortengruppe im Merkmal Blütenblattlänge und Blütenblattbreite zeigen, daß es sich bei PHT um ein histogenetisch bedingtes Sternmuster der Petalenfärbung handelt. Dabei wird das Randmesophyll der Petalen von der anthocyandefekten L1 gebildet und die Färbung der Epidermis des Binnenfeldes durch das unterlagerte, anthocyanintakte, L2-bürtige Mesophyll induziert.

3.3.2. Chimärennachweis bei ‘Mr. Wren’

Wie auch bei den anderen untersuchten Pelargonium-Sorten wird Blütenfarbstoff bei ‘Mr. Wren’ nur in der oberen und unteren Epidermis des Petalenbinnenfeldes gebildet ( Abb. 32 , Abb. 34 ). Zellen der oberen Epidermis sind intensiver rot gefärbt als die in der unteren Epidermis. Ein allmählicher Farbübergang vom Binnenfeld zum Randbereich der Petalen wurde nicht beobachtet ( Abb. 32 ). Der Übergang von Rot zu Weiß erfolgt klar abgegrenzt und kann in oberer und unterer Epidermis räumlich versetzt sein. Eine Ausnahme in der Farbstoffbildung sind die roten Farbsprenkel im L1-bürtigen, weißen Petalenrand ( Abb. 33 ). Sie variieren in ihrem Auftreten jahreszeitlich. Besonders häufig treten diese Sprenkel im Herbst auf. Mikroskopische Untersuchungen zeigten, daß zwischen den roten Sprenkeln und den rotgefärbten Epidermiszellen des Binnenfeldes keine direkte Gewebeverbindung besteht.

Abb. 32: Obere Epidermis von Pelargonium ‘Mr. Wren’ im Übergangsbereich von Petalenbinnenfeld zu -rand


Abb. 33: Blüte mit roten Sprenkeln im weißen Petalenrand bei Pelargonium ‘Mr. Wren’


Im Untersuchungszeitraum traten spontan an ‘Mr. Wren’ weiße Sports auf ( Abb. 35 ). Sie bildeten weiße Sektoren auf den Petalen, weiße Petalen oder völlig weiße Blüten. Diese Variation ist wahrscheinlich auf eine L1-Reduplikation zurückzuführen. Ein Klon der weißen Variante konnte bisher nicht etabliert werden.


33

Abb. 34: Blütenblattquerschnitt im Binnenfeldbereich von Pelargonium ‘Mr. Wren’


Abb. 35: L1-Reduplikation im Blütenblatt bei Pelargonium ‘Mr. Wren’


Selbstungen der Sternmusterblüten brachten Nachkommen mit roten und rosafarbenen Blüten. Das Sternmuster trat bei der generativen Nachkommenschaft nicht auf. Von 44 Sämlingen blühten 15 Pflanzen, 13 davon rot und 2 rosa. Bei einem größeren Versuchs-umfang könnten diese Ergebnisse durchaus einer Aufspaltung 3:1 entsprechen.

In vitro-Regenerate aus Kallus von Blattstücken (vorangegangene Sproßspitzenkultur) blühten rot (gleiche Farbe wie das Rot der Sämlinge), das Sternblütenmuster ließ sich auf diesem Wege nicht reproduzieren. Somit erfolgte die in vitro-Regeneration ausschließlich aus subepidermalem, genotypisch rotem Gewebe.

An Pelargonium ‘Mr. Wren’ entstanden durch spontane Entmischung rotblühende Sprosse ( Abb. 36 ), die wahrscheinlich auf L1-Perforation zurückzuführen sind und somit aus Gewebe der Innenkomponete gebildet wurden. Darüber hinaus war es bei ‘Mr. Wren’ möglich, einen Adventivsproßaustrieb aus der Wurzel anzuregen, der Aufschluß über den

Abb. 36: Spontane Entmischung an Pelar gonium ‘Mr. Wren’ (Homohistont der Innenkomponente)


genetischen Zustand des L3-bürtigen Binnengewebes gibt. Der Sproß wurde von der Wurzel entnommen und neu bewurzelt. Diese Pflanze blühte rot wie die aus in vitro regenerierten Pflanzen, die roten Sämlinge aus den Selbstungen und die spontan ent-standenen, rotblühenden Sprosse. Aus diesen Ergebnissen läßt sich ableiten, daß L2- und L3-bürtiges Gewebe bei ‘Mr. Wren’ genetisch gleich ist. Höherploide Pflanzen oder Ploidiechimären von ‘Mr. Wren’ konnten nach Kolchizinapplikation mit 0,1 und 0,2 %iger Lösung nicht beobachtet werden.


34

Mittels Bildverarbeitung am Computer mit Image P2 wurden die Flächenanteile des Blütenblattrandes und des Blütenblattbinnenfeldes bestimmt, um Aussagen über die Beteiligung von L1-bürtigem Gewebe an der Mesophyllbildung im Blütenblatt treffen zu können und die Farbanteile in der Blüte zu quantifizieren. Dazu wurde an 71 Pflanzen je-

Abb. 37: Blütenblattflächenanteile bei Pelargonium ‘Mr. Wren’


weils die mittlere, untere Petale untersucht. Diese Auswahl der Entnahme des Untersuchungsobjektes erfolgte, um eine Vergleichbarkeit zu ermöglichen und den Untersuchungsaufwand gering zu halten. Die Pflanzen besaßen im Durchschnitt eine Petalengröße von 212,9 mm2 und eine Blütenblattrandfläche von 56,5 mm2. Der prozentuale Anteil des Blütenblattrandes am

gesamten Blütenblatt betrug durschnittlich 26,5 %, das heißt, L1-bürtiges Mesophyllgewebe bildet bei ‘Mr. Wren’ ca. ¼ der Blütenblattfläche ( Abb. 37 ). Unter Nutzung der Computerbildauswertung ergibt sich die Möglichkeit, Ploidieunterschiede bei Pelargonium ‘Mr. Wren’ anhand verschiedener Blütenflächenfarbanteile quantitativ nachzuweisen.

Aufgrund der genannten Befunde (Farbstoffverteilung in den spezifischen Blüten-blattgeweben, spontane und induzierte Segregation) kann man das Blütenblattmuster von ‘Mr. Wren’ als chimärisch bedingt ansehen. Die L1 ist genotypisch weiß, die L2 ist vom Genotyp heterozygot rot. L2-bürtiges Mesophyll induziert im Binnenfeldbereich der Petalen die Farbstoffausbildung in den darüberliegenden Epidermiszellen. L3 ist vom Genotyp rot wie die L2.

3.3.3. Untersuchungen bei ‘Lednice’

An ‘Lednice’ traten spontan, häufiger jedoch nach Kolchizinapplikation Sproßvariationen auf ( Abb. 38 ). Die Sprosse hatten veränderte Laub- und Blütenblätter. Das Laubblatt war von einem helleren grün als ‘Lednice’, besaß keine glänzende Oberfläche (stärkere Behaarung) und der Blattrand war weniger gezackt, die Blüten waren rot und ohne gezackten Blütenblattrand. Von dieser Variante konnte ein Klonbestand aufgebaut werden, der zu weiteren Untersuchungen dienen sollte, da aufgrund der häufigen Variation angenommen werden mußte, daß es sich bei ‘Lednice’ um eine Periklinalchimäre handelt und die Sproßvariation eine Entmischung zur Innenkomponente darstellt. Ebenfalls an


35

‘Lednice’ wurden hellrosa Sektoren an den Petalen oder sehr kleine, stark reduzierte, helle Blüten beobachtet, die wahrscheinlich auf eine Reduplikation der wachstumsgehemmten L1 zurückzuführen sind ( Abb. 39 ).

Abb. 38: Sproßvariation an Pelargonium ‘Lednice’ (Blüte)


Abb. 39: L1-Reduplikation an Pelargonium ‘Lednice’ (Blüte)


Zum Zwecke des Chimärennachweises wurde auch hier die Segregation mittels Wurzelaustriebs-, in vitro-Versuchen und Selbstungen angestrebt.

Bei der Selbstung stellte sich heraus, daß ‘Lednice’ zwar Pollen ausbildet, aber Bestäubungen keinen Samenansatz erzielen. Im Vergleich dazu bildete die rote Variante problemlos Samen nach Selbstung. Mikroskopische Untersuchungen der Blüten beider Varianten zeigten Unterschiede in der Anatomie der Blütennarbe. Dabei ist die Epidermis der Narbenäste von ‘Lednice’ glatt, fast ohne Papillen ( Abb. 40 ), bei ihrer roten Variante sind jedoch zahlreiche Papillen vorhanden ( Abb. 41 ).

Abb. 40: Mikroskopische Aufnahme eines Narbenastes von Pelargonium ‘Lednice’


Abb. 41: Mikroskopische Aufnahme eines Narbenastes von Pelargonium ‘Lednice’, rote Variante



36

Unterschiede gibt es ebenfalls in der Epidermis der Blütenblätter, bei ‘Lednice’ sind die Epidermispapillen weniger ausgestülpt und breiter als bei der roten Variante ( Abb. 42 ).

Abb. 42: Epidermiszellen (Papillen) der Blütenblätter der Varianten von Pelargonium ‘Lednice’; links: ‘Lednice’, rechts: ‘Lednice’, rote Variante



Ausgehend von diesen Befunden und davon, daß ‘Lednice’ auch bei Bestäubung mit Pollen der roten Variante keine Samen bildet, wird angenommen, daß es sich hier um eine durch die Epidermis bedingte Sterilität der weiblichen Blütenorgane handelt, bei der der Pollen nicht an der Narbe haften und keimen kann. Um dennoch Rückschlüsse auf die genetische Konstitution L2-bürtigen Gewebes von ‘Lednice’ und über die Herkunft der roten Variante ziehen zu können, wurde diese mit Pollen von ‘Lednice’ bestäubt. Phänotypische Merkmale beider Sämlingsnachkommenschaften wie die Blütenfarbe ließen sich in Bonituren erfassen. Es zeigten sich in den Populationen die gleichen Farben: Rot, Lachsfarben, Weiß mit lachsfarbenem Ringmuster ( Tab.12 , Tab.13 ). Eine Unterscheidung in die letzten zwei Kategorien erwies sich als schwierig, so daß eine zusätzliche Einteilung der Blütenfarben zur Analyse der Aufspaltung in Rot und ‘Nicht Rot’ sinnvoll erscheint.

Tab. 12: Ergebnisse der Selbstung von Pelargonium ‘Lednice’, rote Variante

Sämlinge

insgesamt

Rot

Lachsfarben

Weiß mit lachsfarbenem Ring

Anzahl

26

15

5

6

prozentual

100 %

57,69 %

19,23 %

23,08 %


37

Tab. 13: Ergebnisse der Kreuzung von Pelargonium ‘Lednice’, rote Variante x ‘Lednice’

Sämlinge

insgesamt

Rot

Lachsfarben

Weiß mit lachsfarbenem Ring

Anzahl

16

10

4

2

prozentual

100 %

62,5 %

25,0 %

12,5 %

Aufgrund des geringen Versuchsumfangs beider Kreuzungen ergaben sich für die zwei Sämlingspopulationen nicht die erwarteten analogen Aufspaltungsverhältnisse. In beiden Nachkommenschaften dominiert aber die rote Blütenfarbe (ca. 60 %). Die Ergebnisse nähern sich einer 3:2-Aufspaltung von Rot : ‘Nicht Rot’ an. Wegen des Auftretens der gleichen Blütenfarben ist davon auszugehen, daß es sich bei der roten Variante um die Innenkomponente von ‘Lednice’ handelt. Einen eindeutigen Beweis können aber nur weitere Untersuchungen erbringen, da die Wurzelaustriebsversuche und die in vitro-Kultur nicht die erforderlichen Resultate zeigten. In der in vitro-Kultur konnte nur die rote Variante über die Kallusphase genetisch identisch reproduziert werden.

Interessant ist gleichzeitig die Beobachtung, daß der Anteil des Blütenblattrandmesophylls von ‘Lednice’, der im Vergleich zu der roten Variante ‘fehlt’, ungefähr die gleiche Fläche einnimmt, die bei anderen periklinalchimärischen Pelargonium-Sorten wie z.B. ‘Mr. Wren’ durch die L1-Beteiligung an der Mesophyllbildung als andersfarbiger Rand entsteht. Quantitative Untersuchungen wurden dazu noch nicht vorgenommen, wären aber z.B. mit der Computerbildverarbeitung möglich. Ausgehend von dieser Beurteilung kann eingeschätzt werden, daß bei ‘Lednice’ eine Wachstumshemmung der L1 zu einer Reduktion der Blütenblattfläche (Mesophyllbildung) und damit zu einer Zackung des Petalenrandes führt. Darüber hinaus konnten an einigen ‘Lednice’-Pflanzen helle, fast weiße, stark verkleinerte Petalen beobachtet werden, deren Auftreten die Hypothese einer wachstumsgehemmten und gleichzeitig anthocyandefekten L1 bei ‘Lednice’ unterstützt und in dem oben genannten Fall eine L1-Reduplikation annehmen läßt.

3.3.4. Variantenvergleich bei der Pelargonium-Peltatum-Hybride ‘Lila-Luisenhof’

Bei den drei Varianten von LLh wurde, um Größenverhältnisse der Blütenblätter zu überprüfen, über den Zeitraum von drei Jahren die Blütenblattlänge und Blütenblattbreite gemessen (jeweils Entnahme der unteren, mittleren Petale) und statistisch ausgewertet. In den folgenden Grafiken sind Häufigkeiten der Meßdaten dargestellt ( Abb. 43 /1-6). Die


38

Mittelwerte von Blütenblattlänge und Blütenblattbreite der Varianten von ‘Lila-Luisenhof’ wurden mit dem Scheffe-Test statistisch geprüft ( Tab.14 ).

Abb. 43: Häufigkeitsverteilungen für die Blütenmeßwerte der Pelargonium-LLh-Varianten

1


2


3


4


5


6


Tab. 14: Statistische Auswertung der Blütenblattdaten der Pelargonium-LLh-Varianten mit dem Scheffe-Test

Vergleich der Blütenblattlänge der LLh- Varianten

Vergleich der Blütenblattbreite der LLh-Varianten

 
 

G

G

G

 
 
 

G

G

G

r

r

r

r

r

r

p

p

p

p

p

p

3

2

1

3

2

1

Mittelwerte Blütenblattlänge in mm

Variante/Klon

Mittelwerte Blütenblattbreite in mm

Variante/Klon

20,9

LLh/2

(Grp 2)

7,5

LLh/2

(Grp 2)

21,1

LLh/1

(Grp 3)

9,8

LLh

(Grp 1)

*

22,6

LLh

(Grp 1)

*

*

9,9

LLh/1

(Grp 3)

*

(*) Zeigt signifikante Unterschiede im unteren Dreieck


39

Diese Ergebnisse (siehe Tab.14 ) zeigten, daß LLh/1 und LLh/2 im Merkmal Blütenblattlänge von LLh signifikant verschieden sind, sich aber nicht signifikant voneinander unterscheiden. Der Klon LLh/2 besitzt signifikant schmalere Blütenblätter im Vergleich zu LLh und LLh/1, für letztere Klone konnte kein Unterschied der Blütenblattbreite nachgewiesen werden. Es kann anhand dieser Untersuchungen davon ausgegangen werden, daß bei dem Klon LLh/2 neben einem Anthocyandefekt in der L1 auch eine Wachstumshemmung vorliegt, die zu kleineren und schmaleren Blütenblättern führt. Eine Verdopplung der anthocyandefekten L1 von LLh, wie sie im Klon LLh/2 vorliegt, resultiert in einer etwas geringeren Petalenlänge, jedoch keiner signifikanten Veränderung der Petalenbreite.

Nach Kolchizinapplikation der Varianten LLh, LLh/1 und LLh/2 konnten an den behandelten Pflanzen keine Veränderungen des Ploidiegrades beobachtet werden und es kam nicht zu der gewünschten Fertilisierung der sterilen Klone durch Induktion von Allopolyploiden. Somit erwiesen sich die Segregation der LLh-Varianten durch Selbstung und genetische Analysen der L2-Komponente als nicht möglich.

Eine in vitro-Kallusbildung wurde bei allen drei Klonen nicht erreicht, doch ließen sich Sproßspitzen über einen gewissen Zeitraum kultivieren. Besondere Schwierigkeiten bei der in vitro-Kultur bereiteten die intensiven phenolischen Ausscheidungen der Explantate, die durch die Zugabe von Polyvinylpyrrolidon (PVP) zum Nährmedium und mehrmaliges Umsetzen der Explantate reduziert werden konnten.

Wurzelaustriebe ließen sich nur bei der Variante LLh/1 induzieren, sie starben aber vor der Blüte ab, so daß eine Aussage über die genetische Konstitution der L3 nicht möglich war.

Spontan traten während des Untersuchungszeitraumes an den Varianten von LLh (außer bei LLh/1) L1-Perforationen, im Blütenblatt ablesbar, auf ( Abb. 44 ). Sie zeigten, daß ‘Ville de Paris’ als Innenkomponente noch vorhanden ist. Ebenfalls waren an LLh und LLh/2 L1-Reduplikationen zu beobachten ( Abb. 45 ), die zu einheitlich hellila Petalen führten. Ein hellilafarbener Klon von Llh/2 konnte jedoch nicht etabliert werden.


40

Abb. 44: L1-Perforation an Pelargonium LLh/2


Abb. 45: L1-Reduplikation an Pelargonium LLh/2


Blütenblattquerschnitte an LLh und den Varianten zeigten, daß Blütenfarbstoff sowohl in der oberen als auch der unteren Epidermis, aber nicht im Mesophyll gebildet wird. Dabei ist die Farbstoffsynthese der Sternmustervarianten im Bereich der Petalenmitte in der oberen Epidermis intensiver als in der unteren Epidermis ( Abb. 46 ). In der oberen Epidermis von LLh und LLh/2 konnte ein allmählicher Farbübergang zwischen Petalenbinnenfeld und -rand beobachtet werden. Das weist auf eine Partnerinduktion von subepidermalem, anthocyan-intaktem, L2-bürtigem zu epidermalem, anthocyandefektem, L1-bürtigem Gewebe in der Petalenmitte sowie zwischen den Epidermiszellen hin.

Abb. 46: Blütenblattquerschnitt von Pelargonium LLh im Binnenfeldbereich

Am Laubblatt der Variante LLh/1 bildete sich bei intensiver Sonneneinstrahlung (Sommermonate) ein gelb-weißer Rand aus. Hier ist anzunehmen, daß in L1 und L2 neben dem Anthocyandefekt auch ein Defekt der Plastiden vorliegt, der in Abhängigkeit von den Umweltfaktoren sichtbar wird.

Spontane Entmischungen im Blütenblattbereich sowohl durch L1-Reduplikation als auch L1-Perforation, die Farbstofflokalisation und das Auffinden der seitlichen Partnerinduktion in der Blütenblattepidermis bei Pelargonium LLh und LLh/2 sowie der Vergleich der Blütenblattgrößen der LLh-Varianten lassen bei LLh und LLh/2 auf ein histogenetisch bedingtes Sternmuster der Petalen schließen.


41

3.4. Analysen bei Phlox L.

Das Sternmuster der Petalen bei Phlox subulata ‘Striped Candy’ läßt sich aufgrund mikroskopischer Untersuchungen am Blütenblatt mit großer Wahrscheinlichkeit als chimärisch bedingt einschätzen. In der Epidermis wird nur im Bereich des Binnenfeldes Farbstoff gebildet, der Übergang von rosafarbenen zu weißen Epidermiszellen erfolgt all-

Abb. 47: Obere Epidermis eines Blütenblattes von Phlox ‘Striped Candy’ im Übergangsbereich von Petalen binnenfeld zu -rand


mählich ( Abb. 47 ). Das gesamte Mesophyll enthält kein Anthocyan. Infolgedessen ist die Musterbildung durch Partnerinduktion zwischen genetisch verschiedenen Schichten bei ‘Striped Candy’ anzunehmen. Genotypisch rotes, L2-bürtiges Mesophyllgewebe induziert in dem Petalenbinnenfeld die Anthocyanbildung in der darüberliegenden, anthocyandefekten, L1-bürtigen Epidermis. Die seitliche partnerinduktive Wirkung in der Epidermis erstreckt sich über ca. 3-4 Zellen ( Abb. 47 ).

An dem Pflanzenmaterial wurden im Untersuchungszeitraum rote Blüten (L1-Perforation) beobachtet, aber Einzelpflanzen mit diesem Merkmal konnten nicht etabliert werden. Völlig weiße Blüten, möglich durch L1-Reduplikation, traten dagegen nie auf.

Phlox subulata ließ sich in vitro auf einem MS-Medium mit der halben Makronährstoffkonzentration nicht kultivieren, die Sprosse starben nach kurzer Zeit ab.

Durch Kolchizinapplikation (0,2 %) mittels Auftropfen auf die Sproßspitze konnte bisher keine Ploidiechimäre oder höherploide Pflanze gewonnen werden. In Kolchizinlösung getauchte Sprosse waren nicht lebensfähig, sie starben schon vor einer Bewurzlung ab.

Die auf die Epidermis begrenzte Anthocyanbildung im Petalenbinnenfeld, die seitliche Partnerinduktion bei den Epidermiszellen zwischen Petalenmitte und Petalenrand sowie die spontane L1-Perforation im Blütenblattbereich deuten auf ein histogenetisch bedingtes Blütenmuster von Phlox subulata ‘Striped Candy’ hin.


42

3.5. Mikroskopische Untersuchungen an Rhododendron L.

Mikroskopische Blütenblattuntersuchungen an einer rotblühenden Sorte von Rhododendron simsii zeigten, daß bei dieser Art sowohl in der Epidermis als auch im Mesophyll Anthocyan synthetisiert werden kann.

Bei Rhododendron simsii ‘Inga’, dessen Blüten ein Sternmuster besitzen, wurde die Farbstoffverteilung im Blütenblatt analysiert. Obere und untere Epidermis sind im Randbereich des Blütenblattes weiß, bilden aber über dem rosa Binnenfeld Anthocyan aus, währenddessen im Mesophyll keines nachweisbar ist. L2-bürtiges, genotypisch rotes Mesophyllgewebe (phänotypisch weiß) induziert in der darüberliegenden, anthocyandefekten, L1-bürtigen Epidermis die Farbstoffbildung im Binnenfeldbereich. Offenbar bildet L1-bürtiges Gewebe nicht nur die Epidermis des Blütenblattes, sondern auch im Randbereich das Mesophyll (sichtbar durch den weißen Blütenblattrand). Den Untersuchungen zufolge ist Rhododendron simsii ‘Inga’ wahrscheinlich eine Chimäre mit weißer Außen- (L1) und roter Innenkomponente (L2, L3).

An zwei weiteren Sorten von Rhododendron simsii (einer einfachblühenden und einer gefüllten Sorte) mit Sternblütenmuster konnte durch Mikroskopie eine andere Farbstoffverteilung festgestellt werden. In den Blütenblattrandbereichen bildeten die Epidermen keinen sichtbaren Farbstoff, doch im Binnenfeld waren die Epidermiszellen rosa gefärbt ( Abb. 48 , Abb. 50 ). Das darunterliegende Mesophyll enthielt roten Farbstoff ( Abb. 49 , Abb. 50 ). Die seitliche Partnerinduktion wirkte in der Epidermis über mehrere Zellen ( Abb. 48 ). Rote Flecke im Innenbereich der Petalen, die genetisch bedingt sind, zeigten so-wohl in der oberen Epidermis als auch im Mesophyll eine intensive, rote Anthocyanfärbung.

Abb. 48: Obere Epidermis von Rhododendron simsii, ungefüllt im Bereich des Übergangs von Petalenbinnenfeld zu -rand in der Aufsicht (seitliche Partnerinduktion), Aufnahme in verschiedenen Vergrößerungen

50 µm

50 µm


43

Abb. 49: Mesophyll von Rhodo dendron simsii, unge füllt im Petalenbinnenfeld in der Aufsicht

Abb. 50: Blütenblattquerschnitt von Rhododendron simsii, ungefüllt im Übergangsbereich von Petalenbinnenfeld zu -rand

Die Befunde der mikroskopischen Blütenblattanalysen an den gemusterten Rhododendron simsii wie Farbstoffausbildung in Epidermis oder Epidermis und Mesophyll (Petalenbinnenfeld) sowie die seitliche Partnerinduktion bei den Epidermiszellen zwischen Petalenmitte und Petalenrand deuten auf das Vorliegen einer histogenetisch bedingten Sternmusterung in der Petalenfärbung bei den untersuchten Sorten hin. Der weiße Petalenrand wird dabei wahrscheinlich von L1-bürtigem Gewebe gebildet, L2-bürtiges, anthocyanintaktes Mesophyll induziert in der darüberliegenden L1-bürtigen, anthocyandefekten Epidermis die Anthocyansynthese.


44

3.6. Analysen bei Saintpaulia H. Wendl.

3.6.1. Mikroskopische Untersuchungen des Blütenblattes

Anhand von Blütenblattquerschnitt-Frischpräparaten und Epidermisabzügen wurde die Farbstoffbildung aller vorhandenen ‘Chimera’-Sorten geprüft. ‘Jantien’ zeigte in der oberen Epidermis des Randbereiches eine hellviolette und im Binnenbereich eine dunkelviolette Zellfärbung, der Übergang zwischen beiden Bereichen erfolgte allmählich. In der unteren Epidermis war die Farbstoffintensität geringer als in der oberen. Wie im Querschnitt zu sehen, enthielten einige Mesophyllzellen unter der oberen Epidermis blauen Farbstoff ( Abb. 51 ). Jedoch war Anthocyan im Mesophyll von Blütenblattquerschnitt-Frischpräparaten bei Saintpaulia wegen der Löslichkeit und der großlumigen Zellen (besonders unter der oberen Epidermis) nur schwer nachzuweisen. Die Gewebestrukturen von Saintpaulia-Blütenblättern wurden anhand von Querschnitten an Dauerpräparaten (Kunststoff) studiert ( Abb. 52 ).

Abb. 51: Blütenblattquerschnitt von Saintpaulia ionantha ‘Jantien’


Abb. 52: Blütenblattquerschnitt vonSaintpaulia ionantha im Kunststoff-Dauerpräparat, ärbung mit Toluidinblau


Drch eine aufgetretene L1-Perforation bei ‘Jantien’ gelangte L2-bürtiges Gewebe in die Epidermis-Position und der Phänotyp der L2-Komponente - die blaue Blütenfarbe - wurde makroskopisch sichtbar. Somit entsteht das Dunkelviolett in der Epidermis des Binnenfeldbereiches durch Partnerinduktion zwischen L1-bürtigem (hellviolett) und L2-bürtigem Gewebe (blau) als intermediärer Farbton.


45

Abb. 53: L1-Perforation in der Blüte ei Saintpaulia ionantha ‘Mandy’


Bei ‘Mandy’ sind die Epidermen anthocyandefekt und erschienen am Petalenrand weiß, doch in der Petalenmitte wird blauer Farbstoff in den oberen und unteren Epidermiszellen durch Partnerinduktion gebildet. Anthocyan in geringem Umfang war im Mesophyll des Petalenbinnenfeldes nachweisbar. Der Phänotyp des L2-bürtigen Gewebes (dunkelblau) wurde nach Sektorbildung im Blütenblatt durch L1-Perforation visuell erkennbar ( Abb. 53 ). Im mikroskopischen Bild ist die unterschiedliche Farbstoffbildung in der Epidermis durch Partnerinduktion

(von L2-bürtigem Gewebe zu L1-bürtigem Gewebe) und durch Plazierung von L2-bürtigem Gewebe in die Epidermis-Position klar abgegrenzt. Durch Induktion des anthocyanintakten, L2-bürtigen Gewebes wird in der Epidermis des Binnenfeldes hellblauer Farbstoff gebildet. Der gleiche Farbton entsteht in der Epidermis bei seitlicher Partnerinduktion im Übergangsbereich zwischen weißem Petalenrand und dunkelblauem Sektor (L2-bürtiges Gewebe durch L1-Perforation in Epidermis-Position). Veranschaulicht wird hiermit das Phänomen der Partnerinduktion, das sonst nur indirekt sichtbar ist ( Abb. 54 ). Die seitliche Beeinflussung durch Partnerinduktion in der Epidermis läßt sich über mehrere Zellen beobachten.

Abb. 54: Partnerinduktion in oberer pidermis bei dunkel blauem Sektor an Saintpaulia ionantha ‘Mandy’ (Blütenblatt, Aufsicht)

Abb. 55: Partnerinduktion in oberer Epidermis bei Saintpaulia ionantha ‘Mandy’ (Blütenblatt, Aufsicht);
links: nduktion horizontal vom Sektor,
rechts: Induktion vertikal von ubepidermalem Gewebe zur Epidermis


46

Abb. 56: Blütenblattquerschnitt von Saintpaulia onantha ‘Tineke’ im Übergangsbereich on Petalenbinnenfeld zu -rand


Mikroskopische Blütenblattpräparate von ‘Tineke’ zeigten eine gleiche Farbstoffverteilung wie die der anderen Sorten. Anthocyan wird in der oberen und unteren Epidermis gebildet. Im Binnenfeld induziert L2-bürtiges Mesophyllgewebe in der cremefarbenen oberen und unteren Epidermis blauen Farbstoff. Gleichfalls kommt es im Mesophyll zu einer geringen Farbstoffbildung (rosa bzw. blau) ( Abb. 56 ).

Analog zu ‘Tineke’ verhält sich Saintpaulia ‘Valerie’, nur daß hier der rosa Farbstoff in den Epidermiszellen und im Mesophyll in einer größeren Intensität gebildet wird.

Saintpaulia ‘Amanda’ zeigt im Binnenfeldbereich der Petalen intensiven, roten Farbstoff in oberer und unterer Epidermis sowie schwach rotgefärbte Mesophyllzellen. Epidermiszellen des Blütenblattrandes erscheinen hellrot, im Randmesophyll wird wenig Anthocyan gebildet ( Abb. 57 , Abb. 58 ). Bei den Epidermiszellen im Übergangsbereich zwischen Petalen-binnenfeld und Petalenrand läßt sich eine seitliche Partnerinduktion beobachten ( Abb. 57 ).

Abb. 57: Obere Epidermis von Saintpaulia ionantha ‘Amanda’ im Bereich des bergangs vom Petalenbinnenfeld um -rand (seitliche Partnerinduktion)


Abb. 58: Blütenblattquerschnitt on Saintpaulia ionantha ‘Amanda’ im Bereich des Übergangs vom Petalenbinnenfeld zum -rand



47

Abb. 59: Blütenblattquerschnitt (nicht nfiltriert) von Saintpaulia ‘Myrthe’ im Übergangsbereich om Petalenbinnenfeld zum \|-\|rand


Die Epidermen von ‘Myrthe’ sind im Randbereich völlig weiß, darauf folgt eine Übergangszone bis zu intensiv gefärbten roten Zellen in der Petalenmitte (seitliche Partnerinduktion), wobei der Übergang in oberer und unterer Epidermis zwischen Weiß und Rot räumlich versetzt sein kann ( Abb. 59 ). Farbstoff im Mesophyll des Binnenfeldes konnte nur in geringem Umfang beobachtet werden.

3.6.2. Segregation

3.6.2.1. Blattstecklinge

Homohistische Pflanzen der L1-Komponente konnten von den sechs Sorten durch Regenerate an Blattstecklingen erhalten werden. Die Pflanzen blühten jeweils in der Farbe des Blütenblattrandes, weiß bei ‘Mandy’, creme bei ‘Tineke’, hellviolett bei ‘Jantien’, rot bei ‘Amanda’ und rosa bei ‘Valerie’ ( Abb. 61 ). Sternmuster oder andere Blütenfarben traten an den Regeneraten nicht auf, doch blühten Blattstecklingsregenerate von ‘Myrthe’ zwei-farbig. Die Blütenform ähnelt der der Ausgangspflanze, doch das Muster entspricht nicht dem chimärischen Sternmuster. Innerhalb der weißen Blüten befindet sich ein rotes Auge, das in der Ausdehnung und Intensität variiert ( Abb. 60 ). Es ist anzunehmen, daß auch in der Ausgangsform von ‘myrthe’ die gleiche Musterung wie im Blattstecklingsregenerat vor-handen ist, aber durch Partnerinduktion verdeckt bzw. phänotypisch nicht ausgeprägt wird.

Abb. 60: Vergleich der Blüten des Blattstecklingsregenerates und der Ausgangspflanze von aintpaulia ‘Myrthe’; links: Ausgangspflanze, rechts: Blattstecklingsregenerat




48

Abb. 61: Blüten der Blattstecklingsregenerate der ‘Chimera’-Sorten von Saintpaulia

‘Tineke’

‘Jantien’

‘Valerie’

‘Mandy’

‘Amanda’

3.6.2.2. Selbstungen

Eine Segregation der L2-Komponente sollte durch Selbstung des Pflanzenmaterials erreicht werden, da die Gameten in der Regel von der L2 gebildet werden. ‘Jantien’ und ‘Tineke’ setzten nach der Selbstung Samen an, aber bei ‘Mandy’ hatte der Pollen eine so geringe Fertilität, daß es zu keiner Samenbildung kam. Bestäubungen mit Pollen anderer Saintpaulia-Sorten brachten ebenfalls keinen Samenansatz. Wegen der späten zeitlichen Verfügbarkeit konnten die Sorten ‘Amanda’, ‘Myrthe’ und ‘Valerie’ in die Selbstungen nicht mehr einbezogen werden.

Bei der Sorte ‘Jantien’ kamen insgesamt 93 Sämlinge zur Blüte, 6 Pflanzen starben vor der Blüte ab. Die Sämlinge blühten dunkelblau und rosa, zwei Pflanzen zeigten violette Blüten ( Abb. 62 ). Gleichzeitig zu der Aufspaltung des Blütenfarbmerkmals waren Unterschiede im Füllungsgrad der Blüten zu erkennen. Es traten gefüllte, halbgefüllte sowie einfachblühende Sämlinge auf, wobei sich die Abgrenzung der Füllungstypen wegen fließender Übergänge als schwierig erwies. In den Tabellen 15 bis 17 ( Tab.15 - Tab.17 ) wird ein Überblick der Merkmalsaufspaltungen gegeben.


49

Abb. 62: Übersicht der Blütentypen der Sämlinge von Saintpaulia ionantha ‘Jantien’









Tab. 15: Ergebnisse der Selbstung von Saintpaulia ionantha ‘Jantien’

Blütenfarbe/-füllung

Blau einfach

Blau halbgefüllt

Blau gefüllt

Rosa einfach

Rosa halbgefüllt

Rosa gefüllt

Violett halbgefüllt

Anzahl

50

22

9

7

2

1

2

prozentual

53,76%

23,65%

9,68%

7,53%

2,15%

1,08%

2,15%


50

Tab. 16: Aufspaltung des Merkmals Blütenfarbe bei der Selbstung von Saintpaulia ionantha ‘Jantien’

Blütenfarbe

Blau

Rosa

Violett

Anzahl

81

10

2

prozentual

87,1 %

10,75 %

2,15 %

Aufspaltung

8

1

0,2

Tab. 17: Aufspaltung des Merkmals Blütenfüllung bei der Selbstung von Saintpaulia ionantha ‘Jantien’

Blütenfüllung

einfach

halbgefüllt

gefüllt

Anzahl

57

26

10

prozentual

61,29 %

27,96 %

10,75 %

Aufspaltung

6

3

1

Aus den Tabellen läßt sich ablesen, daß die Mehrzahl der Sämlinge blau blühte und daß Pflanzen mit ungefüllten Blüten überwiegen. Eine 2:1-Aufspaltung des Blütenmerkmals ungefüllt : gefüllt/halbgefüllt sowie eine 8:1-Aufspaltung von Blau zu Rosa ist bei ‘Jantien’ sehr wahrscheinlich.

Heterogenität der Sämlingsnachkommenschaft war auch bei der Pflanzen- und Blütengröße erkennbar, wobei eine eindeutige Bonitur dieser Eigenschaften nicht durchgeführt werden konnte. An einem blauen Sämling von ‘Jantien’ trat ein rosafarbener, in der Epidermis sichtbarer Sektor in der Blüte auf, an einem anderen Sämling ein hellvioletter.

Die Ergebnisse der Selbstung von ‘Tineke’ zeigten den heterozygoten Zustand der L2. Innerhalb der Nachkommenschaft ließ sich anhand des Laubblattes schon eine 2:1-Aufspaltung in anthocyanführende Sämlinge (25) und in völlig anthocyandefekte Sämlinge (12) erkennen. Diese Einteilung ging einher mit der Aufspaltung der F1-Generation in ‘nicht weißblühende’ (25) und weißblühende Pflanzen (12) ( Abb. 63 , Tab.18 ). Anthocyanführende Sämlinge blühten blau oder cremefarben (sehr helles Rosa), wobei die blaublühenden Pflanzen von hell- bis dunkelblau variierten und ein Teil von ihnen außerdem einen sehr schmalen, leicht gekräuselten, weißen Blütenblattrand hatte, wie er


51

auch bei anderen Saintpaulia-Sorten vorkommt (Erhardt & Erhardt, 1993). Außerdem unterschieden sich die generativen Nachkommen von ‘Tineke’ in den Merkmalen Blütenfüllung, -größe und -form ( Abb. 63 ). Einfach blühende Nachkommen (30) traten in der Überzahl auf.

Abb. 63: Übersicht der Blütentypen einiger Sämlinge von Saintpaulia ionantha ‘Tineke’







Tab. 18: Aufspaltung des Merkmals Blütenfarbe bei der Selbstung von Saintpaulia ionantha ‘Tineke’

Blütenfarbe

Blau (z.T. mit weißem Rand)

Cremefarben

Weiß

Anzahl

18

7

12

prozentual

48,65 %

18,92 %

32,43 %


52

3.6.2.3. In vitro-Kultur

Als weitere Methode zur Segregation von Chimären und gleichzeitig als Regenerationsversuch wurde eine in vitro-Kalluskultur von Saintpaulia ‘Mandy’, ‘Jantien’ und ‘Tineke’ angelegt. Wie schon bei den Selbstungen konnten ‘Amanda’, ‘Myrthe’ und ‘Valerie’ nicht in diese Versuche einbezogen werden. Desinfizierte junge Blüten und Blütenknospen der Gewächshauspflanzen wurden auf Heterotrophmedium nach Jungnickel & Gliemeroth (1986), modifiziert nach Zaid (1989) mit einem Zusatz von 1 mg/l BAP und 1 mg/l IES, kultiviert. Die Regeneration erfolgte unter Verdunklung nach 4 bis 6 Wochen ohne Kallusphase durch sofortige Adventivsproßbildung auf den Blütenblattexplantaten. Nach Vereinzelung wurden die Sprosse auf das gleiche Nährmedium ohne BAP-Zusatz gebracht ( Abb. 64 ). Dort bewurzelten sie und wurden anschließend in Erde überführt oder eine Passage auf dem Heterotrophmedium ohne Phytohormonzusatz wurde zwischengeschaltet. Nicht vollständig vereinzelte Sprosse können über mehre Passagen auf IES-haltigem Heterotrophmedium kultiviert werden.

Abb. 64: Saintpaulia-in vitro-Regenerate aus Blütenblättern; links: ‘Mandy’, rechts: ‘Tineke’



Alle regenerierten Pflanzen wurden auf ihre Blütenfarbe bonitiert. Der überwiegende Teil der Regenerate blühte in der Farbe des Blütenblattrandes der Ausgangspflanzen (Daten in Tab.19 ). Bei der Sorte ‘Jantien’ trat an einem Ausnahmeregenerat das Sternblütenmuster der Ausgangspflanze wieder auf.

Häufig konnte eine Variation in der Blütenblattanzahl der aus in vitro regenerierten Pflanzen beobachtet werden, wobei auch an den Ausgangspflanzen gelegentlich solche Ab-weichungen, besonders bei hohen Temperaturen, vorkommen. ‘Mandy’-Regenerate besaßen in der Überzahl sechs anstatt der bei Saintpaulia üblichen fünf Petalen. Ebenso


53

erhöhte sich nach der in vitro-Kultur die Zahl der ausgebildeten Antheren bei ‘Mandy’ auf fünf.

Zwei Pflanzen mit einer Weiß-Grün-Scheckung und eine Pflanze mit sektorial geteilten Weiß/Grün-Laubblättern entstanden innerhalb der in vitro-Nachkommenschaft von ‘Mandy’. Blattstecklinge der gescheckten Pflanzen bildeten neben völlig grünen (Mehrzahl) auch weiß-grüne Regenerate ( Abb. 65 ). Bei mikroskopischen Untersuchungen von gescheckten Laubblättern im Querschnitt und in der Aufsicht ( Abb. 66 , Abb. 67 ) konnten bisher keine Mischzellen gefunden werden. Weiße Bereiche der Blätter entstehen durch Zellen mit weißen Plastiden in der Palisaden- und Schwammparenchymschicht, gelbliche bzw. hellgrüne Bereiche entstehen dagegen durch weiße Palisadenzellen, die von Schwammparenchymzellen mit grünen Plastiden unterlagert werden. Unter den in vitro-Regeneraten von ‘Tineke’ wurde ebenfalls eine variegate Pflanze gefunden. Es ist denkbar, daß in vitro noch eine größere Anzahl variegater Sprosse entstand, die schon in sehr frühen Kulturstadien abstarben und nicht als solche erkannt wurden.

Abb. 65: Blattstecklingsregenerat einer weiß-grün gescheckten in vitro-Pflanze von Saintpaulia ionantha ‘Mandy’


Abb. 66: Laubblattquerschnitt im maculaten Bereich (Ausschnitt mit oberer Epidermis) der gescheckten Pflanze von Saintpaulia ionantha ‘Mandy’


Abb. 67: Palisadenzellen eines maculaten Laubblattes der gescheckten Pflanze von Saintpaulia ionantha ‘Mandy’ in der Aufsicht


54

Tab. 19: Übersicht der Ergebnisse der in vitro-Regeneration aus Blütenblättern von Saintpaulia ionantha ‘Jantien’, ‘Mandy’ und ‘Tineke’

Sorte

Anzahl blühender Regenerate
Anzahl der Regenerate mit Blütenblattrand-farbe
Anzahl der Rege-nerate mit Stern-blütenmuster

Anzahl der variegaten Regenerate

‘Jantien’

76

75

1

0

‘Mandy’

46

46

0

3

‘Tineke’

134

134

0

1

3.6.3. Anthocyanverteilung im Laubblatt

Bei den Bonituren der verschiedenen Regenerattypen der ‘Chimera’-Sorten ließen sich Unterschiede im Phänotyp der Laubblätter betreffs Farbe und Anthocyangehalt deutlich erkennen. Diese Unterschiede wurden makroskopisch erfaßt und die Anthocyanverteilung anhand von Querschnittsfrischpräparaten der Blattspreite und des Blattstieles untersucht. Die Ergebnisse der Analysen sind in den folgenden zwei Tabellen ( Tab.20 , Tab.21 ) dargestellt.


55

Tab. 20: Charakterisierung des Phänotypes der Laubblätter der ‘Chimera’-Sorten von Saintpaulia ionantha und ihrer Regenerate

Sorte

Ausgangspflanze

Blattstecklingsregenerat

in vitro-Regenerat

Sämling

‘Amanda’

dunkelgrüne, längliche Blätter, Blattrand gebuchtet, Blattunter-seite und Blattstiel anthocyan-gefärbt, Blattrippen heller

dunkelgrüne, runde Blätter, Blattrand gebuchtet, Blattunter-seite und Blattstiel anthocyan-gefärbt, Blattrippen hell



‘Jantien’

dunkelgrüne, längliche Blätter, Blattrand gezackt, Blattunter-seite nur an Blattrippen anthocyangefärbt, Blattstiel leicht anthocyangefärbt

hellgrüne, längliche bis runde Blätter, Blattrand gezackt, Blattunterseite nur an Blattrippen anthocyangefärbt, Blattstiel anthocyangefärbt

hellgrüne, länglich bis runde Blätter, Blattrand glatt, Blattunterseite nur an Blattrippen anthocyangefärbt, Blattstiel anthocyangefärbt

mittelgrüne, ovale bis runde Blätter, Blattrand gezackt, Blattunterseite nur an Blattrippen anthocyangefärbt, Blattstiel anthocyangefärbt

‘Mandy’

dunkelgrüne, längliche Blätter, Blattrand gezackt bis gewellt, Blattunterseite, Blattrippen und Blattstiel anthocyangefärbt

hellgrüne, länglich-spitze Blätter, Blattrand gebuchtet, Blattunterseite und Blattstiel ohne Anthocyan

hellgrüne, länglich-spitze Blätter, Blattrand gebuchtet, Blattunterseite und Blattstiel ohne Anthocyan


‘Myrthe’

dunkelgrüne, runde Blätter, Blattrand gebuchtet, Blattunter-seite und Blattstiel anthocyan-gefärbt, Blattrippen hell

hellgrüne, runde Blätter, Blattrand glatt, Blattunterseite und Blattstiel ohne Anthocyan



‘Tineke’

dunkelgrüne, längliche Blätter, Blattrand gebuchtet bis gewellt, Blattunterseite intensiv anthocyangefärbt, Blattrippen hell, Blattstiel anthocyangefärbt

dunkelgrüne, längliche Blätter, Blattrand gebuchtet bis gewellt, Blattunterseite intensiv anthocyangefärbt, Blattrippen hell, Blattstiel anthocyangefärbt

dunkelgrüne, längliche Blätter, Blattrand gebuchtet bis gewellt, Blattunterseite intensiv anthocyangefärbt, Blattrippen hell, Blattstiel anthocyangefärbt

A) hellgrüne, länglich-spitze Blätter, Blattrand gebuchtet, Blattunterseite und Blattstiel ohne Anthocyan

B) dunkelgrüne, längliche Blätter, Blattrand gebuchtet bis gewellt, Blatt-unterseite anthocyangefärbt, Blatt-rippen hell, Blattstiel anthocyan-gefärbt

‘Valerie’

dunkelgrüne, längliche Blätter, Blattrand gebuchtet bis gewellt, Blattunterseite und Blattstiel anthocyangefärbt, Blattrippen hell

dunkelgrüne, längliche Blätter, Blattrand gebuchtet bis gewellt, Blattunterseite und Blattstiel anthocyangefärbt, Blattrippen hell




56

Tab. 21: Übersicht der Anthocyanverteilung in Laubblattgeweben der‘Chimera’-Sorten von Saintpaulia ionantha und ihrer Regenerate

Sorte

Ausgangspflanze

Blattstecklingsregenerat

in vitro-Regenerat

Sämling

‘Amanda’

Blatt : Anthocyan unter der Palisadenschicht und in der unteren Epidermis

Blattstiel: Anthocyan in 2. bis 3. Zellschicht und um die Leit-gefäße

Blatt : Anthocyan unter der Palisadenschicht und in der unteren Epidermis

Blattstiel : Anthocyan in 2. bis 3. Zellschicht



‘Jantien’

Blatt : Anthocyan nur an den Blattrippen in 2. Zellschicht

Blattstiel : Anthocyan in 2. bis 3. Zellschicht

Blatt : Anthocyan nur an den Blattrippen in 2. Zellschicht

Blattstiel : Anthocyan in 2. bis 4. Zellschicht

Blatt : Anthocyan nur an den Blattrippen in 2. Zellschicht

Blattstiel : Anthocyan in 2. Zellschicht

Blatt : anthocyanfrei

Blattstiel : Anthocyan in 2. Zellschicht

‘Mandy’

Blatt : Anthocyan unter der Palisadenschicht, z.T. um die Leitgefäße

Blattstiel : Anthocyan in 2. bis 3. Zellschicht, z.T. um die Leit-gefäße

Blatt : anthocyanfrei

Blattstiel : anthocyanfrei

Blatt : anthocyanfrei

Blattstiel : anthocyanfrei



57

Fortsetzung Tab.21

Sorte

Ausgangspflanze

Blattstecklingsregenerat

in vitro-Regenerat

Sämling

‘Myrthe’

Blatt : Anthocyan unter der Palisadenschicht und in der unteren Epidermis

Blattstiel : Anthocyan in der 2. bis 3. Zellschicht

Blatt : anthocyanfrei

Blattstiel : anthocyanfrei



‘Tineke’

Blatt : Anthocyan unter der Palisadenschicht und in der unteren Epidermis

Blattstiel : Anthocyan in 2. Zellschicht

Blatt : Anthocyan unter der Palisadenschicht

Blattstiel : Anthocyan in der 2. bis 3. Zellschicht

Blatt : Anthocyan unter der Palisadenschicht und in der unteren Epidermis

Blattstiel : Anthocyan in der 2. bis 3. Zellschicht

A) Blatt : anthocyanfrei

Blattstiel : anthocyanfrei

B) Blatt : Anthocyan unter der

Palisadenschicht und in der

unteren Epidermis

Blattstiel : Anthocyan in der

2. bis 3. Zellschicht

‘Valerie’

Blatt : Anthocyan unter der Palisadenschicht

Blattstiel : Anthocyan in der 2. bis 3. Zellschicht

Blatt : Anthocyan unter der Palisadenschicht und in der unteren Epidermis

Blattstiel : Anthocyan in der 2. bis 3. Zellschicht




58

Wie aus den vorangestellten Tabellen zu erkennen, wirkt sich der Anthocyandefekt der L1 bei ‘Mandy’ und ‘Myrthe’ nicht nur auf die Blüten- sondern auch auf die Laubblätter aus. L1-bürtige Regenerate (in vitro/Blattsteckling) zeigen Laubblätter ohne Anthocyan, währenddessen in den chimärischen Ausgangspflanzen dieser Farbstoff noch enthalten ist.

Abb. 68: L1-Reduplikation im Laubblatt von Saintpaulia ionantha ‘Mandy’


Bei ‘Mandy’ trat nach einem längeren Beobachtungszeitraum an einigen jungen Laubblättern der Ausgangs-pflanze ein hellgrüner, jedoch nicht durchgehender Rand auf, der auf eine Reduplikation der anthocyandefekten L1 zurückgeführt wird ( Abb.68 ).

Weiterhin läßt sich bei der ‘Tineke’-Sämlingspopulation eine 2:1-Aufspaltung in Nachkommen mit (25) und Nachkommen ohne Anthocyan (12) im Laubblatt feststellen. Da die Gameten in der Regel L2-bürtig sind, ist bei der Chimäre ‘Tineke’ auf einen heterozygoten Zustand der L2 betreffs der Anthocyanausbildung in den Laubblättern (und damit auch in den Blütenblättern) zu schließen (vgl. Abb. 69 bis Abb. 74 ). Zwischen den farbig blühenden Sämlingen gibt es keine Unterschiede in der Anthocyanbildung des Laubblattes.

Unterschiede der Anthocyanverteilung im Laubblatt der verschiedenen Regenerate von ‘Amanda’, ‘Jantien’ und ‘Valerie’ ergaben sich aus den Analysen nicht, lediglich die Intensität der Anthocyanbildung war verschieden.

Es kann anhand der vorliegenden Befunde davon ausgegangen werden, daß ein Anthocyandefekt bei Saintpaulia, der zu völlig weißen Blüten führt, einhergeht mit einem Anthocyandefekt, der auch im Laubblatt die Anthocyanbildung völlig hemmt.


59

Abb. 69: Blattquerschnitt von Saintpaulia ‘Tineke’ (Ausschnitt mit oberer Epidermis)


Abb. 70: Blattquerschnitt von weißblühendem ‘Tineke’-Sämling (Ausschnitt mit oberer Epidermis)


Abb. 71: Blattquerschnitt von Saintpaulia ‘Tineke’ (Ausschnitt mit unterer Epidermis)


Abb. 72: Blattquerschnitt von weißblühendem ‘Tineke’-Sämling (Ausschnitt mit unterer Epidermis)


Abb. 73: Blattstielquerschnitt von Saintpaulia ‘Tineke’ (Ausschnitt)


Abb. 74: Blattstielquerschnitt von weißblühendem ‘Tineke’-Sämling (Ausschnitt)



60

Induzierte (Blattstecklinge, in vitro-Adventivsproßbildung, Selbstung) und spontane Segregationen (L1-Perforation und L1-Reduplikation) der ‘Chimera’-Sorten, die Farbstofflokalisation in Blütenblattepidermis und -mesophyll sowie das Wirken der seitlichen Partnerinduktion verdeutlichen die histogenetische Bedingtheit dieser Sternmusterbildungen in der Petalenfärbung von Saintpaulia. Der anthocyandefekte Blütenblattrand stammt dabei von L1 ab und anthocyanintaktes, L2-bürtiges Mesophyll induziert im Bereich des Petalenbinnenfeldes die Farbstoffbildung in der darüberliegenden, anthocyandefekten, L1-bürtigen Epidermis.

3.6.4. Untersuchungen an einer modifikativen Sternmusterform von Saintpaulia ionantha H. Wendl.

Im Gegensatz zu den untersuchten ‘Chimera’-Sorten von Saintpaulia, bei denen chimärisch bedingte Sternmuster der Petalen durch die Analysen bestätigt wurden, war dies bei einer anderen Saintpaulia-Variante nicht der Fall. Phänotypisch erscheint dieses Sternmuster gleich, fällt jedoch durch seine teilweisen Unregelmäßigkeiten und der Tendenz zu monochromatischen Blüten auf. An Blattstecklingsregeneraten der gemusterten Pflanze traten sowohl Sternmusterblüten als auch weiße und violette Blüten auf, die violette Variante ergab nur einfarbige, violettblühende Regenerate. Die aus in vitro regenerierten Pflanzen beider Varianten (von Petalen) zeigten ähnliche Ergebnisse, sie blühten violett, weiß oder mit Sternmuster ( Tab.22 , Abb. 75 ). Eine Farbumkehrung des Musters an einer in vitro-Pflanze trat ebenfalls auf ( Abb. 75 ). Violettblühende Pflanzen sind in ihrer Konstitution weitgehend stabil, hingegen gibt es zwischen weißen und Sternmusterblüten viele Zwischenstufen innerhalb der Population, an einer Pflanze und sogar innerhalb des Blütenstandes. Schon am Laubblatt ließ sich wie bei den ‘Tineke’-Sämlingen die Blütenfarbe der in vitro-Pflanzen erkennen. Pflanzen mit weißen Blüten oder Blüten mit hohem Weißanteil besaßen Laubblätter und Blattstiele ohne Anthocyan, Laubblätter und Blattstiele violettblühender Pflanzen dagegen waren anthocyangefärbt.

Tab. 22: Ergebnisse der in vitro-Regeneration von Saintpaulia ionantha (modifikativ)

Blütenfarbe

insgesamt

Violett

Weiß/Sternmuster

Anzahl der Regenerate

38

19

19

prozentual

100 %

50 %

50 %


61

Abb. 75: Blütenfarbvariationen der in vitro-Regenerate bei der modifikativen Saintpaulia ionantha







Sämlinge von diesen Saintpaulia-Varianten lagen nur in einem sehr kleinen Umfang vor, jedoch scheint wie auch bei den anderen Saintpaulia-Sorten Heterozygotie zu existieren, da nach Selbstung der violetten Form die Sämlinge violett und hellrosa blühten.

Ein Chimärennachweis konnte mit den Untersuchungsergebnissen an dieser gemusterten Saintpaulia-Form nicht erbracht werden. Deswegen sollte überprüft werden, ob die Musterung infektionsbedingt und damit pflanzensaftübertragbar ist. Blattstecklinge einer blaublühenden Saintpaulia wurden in Pflanzenpreßsaft dieser modifikativen Form gestellt, deren Regenerate Rückschlüsse über die Übertragbarkeit der Musterung geben sollten, jedoch starben die Blattstecklinge schon kurz danach ab.


62

3.7. Analysen bei Verbena L.

Das Sternblütenmuster der Verbena-Hybriden ‘Aphrodite’ ist relativ stabil, spontan traten aber durch L1-Reduplikationen weiße Sektoren an den Blütenblättern oder die Entmischung zu völlig weißen Blüten auf ( Abb. 76 ). Es konnte ein Bestand von Pflanzen mit weißen Blüten durch Stecklingsvermehrung aufgebaut werden ( Abb. 77 ). Bei diesen Pflanzen zeigten sich nie Blüten mit Sternmuster oder völlig violette Blüten. Im gesamten Untersuchungszeitraum konnten keine violetten Blüten (L1-Perforation) an Pflanzen mit Sternblütenmuster beobachtet werden.

Abb. 76: L1-Reduplikation in der Blüte bei Verbena ‘Aphrodite’


Abb. 77: Homohistont der L1-Komponente bei Verbena


Für die Segregation der verschiedenen Chimärenkomponenten wurde in vitro auf MS-Nährmedium (halbe Konzentration der Makronährstoffe) eine Sproßspitzen-Kultur mit Kopf- und Teilstecklings-Explantaten etabliert. Die Sprosse bewurzelten und wuchsen sehr schnell. Zur Weiterkultivierung auf unterschiedlichen Kallusmedien wurden Blatt- und Internodienstücke den in vitro-Pflanzen entnommen. An den Explantaten konnte kein Kallus induziert werden. Bewurzelte und unbewurzelte Sprosse ließen sich ohne Probleme in vivo überführen. Blühende Pflanzen wurden auf das Sternblütenmuster geprüft. Alle 43 im Jahr 1994 überführten Pflanzen zeigten wieder das Sternblütenmuster, lediglich an 2 Pflanzen (4,65 %) war ein ganzer Trieb zur L1-Komponente (weiß) entmischt und an drei weiteren Pflanzen (6,98 %) traten entmischte Petalen und Einzelblüten auf, so daß insgesamt an 11,61 % der Pflanzen im Verlauf einer Vegetationsperiode Veränderungen zu verzeichnen waren. Sprosse von weißblühenden Pflanzen, die in vitro kultiviert und später auf Erde überführt wurden, blühten immer wie die Ausgangspflanzen weiß. Die im Jahr 1995 regenerierten Pflanzen zeigten ähnliche Ergebnisse, 28 Pflanzen mit der Herkunft Sternblütenmuster blühten identisch, lediglich ein Seitensproß einer Pflanze (3,57 %)


63

entmischte sich zu weiß (L1-Komponente). In vitro-Pflanzen (8) von weißblühenden Ausgangspflanzen blühten ohne Ausnahme wieder weiß. In der folgenden Tabelle ( Tab.23 ) sind die Ergebnisse der in vitro-Regeneration bei Verbena ‘Aphrodite’ zusammengefaßt.

Tab. 23: Übersicht der in vitro-Regeneration der Verbena-Hybride ‘Aphrodite’

Jahr

Anzahl der blühenden in vitro-Regenerate

Anzahl der sternmuster-blütigen Regenerate

Anzahl der Regenerate mit teilweiser L1-Reduplikation

1994

43

43

5

1995

28

28

1

Mittels Blütenblattquerschnitten und Epidermisabzügen (Frischpräparate) wurde die Verteilung des Blütenfarbstoffes in den Petalen untersucht. Dabei sind in der oberen Epidermis von ‘Aphrodite’ Bereiche mit fast keinem Anthocyan (Petalenrand), die als weiß bezeichnet werden, Übergangsbereiche sowie violettgefärbte Zellen (Petalenbinnenfeld) zu finden ( Abb. 78 ), währenddessen in der gesamten unteren Epidermis ebenfalls fast kein Anthocyan gebildet wird ( Abb. 79 ). Ebenso ist das Blütenblattmesophyll völlig anthocyanfrei ( Abb. 79 ). Anhand der Farbstoffverteilung im Blütenblatt bei der Verbena-Hybride ‘Aphrodite’ ist abzulesen, daß nicht nur epidermales Gewebe, sondern auch ein Teil des Mesophylls (im Randbereich der Petalen) von L1 abstammt und daß anthocyanintaktes, L2-bürtiges Gewebe, dort wo es die Epidermis unterlagert, Anthocyanbildung in der L1-bürtigen, anthocyandefekten, oberen Epidermis induziert (Partnerinduktion/ Kompensationswirkung).

Abb. 78: Obere Epidermis mit Partnerinduktions verlauf bei Verbena (Blütenblatt, Aufsicht)


64

Abb. 79: Blütenblattquerschnitt von Verbena ‘Aphrodite’ im Übergangsbereich von Petalenmitte zu -rand

Durch Kolchizinierung (‘doppelte Markierung’) konnte ein weiterer Nachweis der chimärischen Konstitution von Verbena-Hybriden ‘Aphrodite’ erbracht werden. Nach Kolchizinapplikation entstand eine Pflanze mit einem sichtbar breiteren, weißen Blütenblattrand ( Abb. 80 ).

Abb. 80: Vergleich von diploider (links) und kolchizi nierter (rechts) Verbena-Pflanze

Mit Hilfe von Querschnitten der Laub- bzw. Blütenblätter und Sproßscheitellängsschnitten im Kunststoffdauerpräparat, von Schließzellenmessungen bei Epidermisabzügen (untere Epidermis), Untersuchungen der Laub- und Blütenblätter in der Aufsicht am Durchlichtmikroskop und der Bildverarbeitung am Computer konnte der Ploidiegrad der einzelnen Gewebe dieser kolchizinierten Variante festgestellt und belegt werden.

Schließzellenmessungen (Länge und Breite) sowie Chloroplastenzählungen an der kolchizinierten Pflanze und an diploiden Kontrollpflanzen sollten zur Bestimmung des Ploidiegrades der Epidermis (L1-bürtiges Gewebe) dienen. Die statistische Auswertung der


65

ermittelten Werte mit dem t-Test ergab einen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Varianten für alle drei Größen und deutete auf einen höheren Ploidiegrad der kolchizinierten Pflanze in der ersten Sproßscheitelschicht und deren Gewebe hin ( Abb. 81 ).

Abb. 81: Stomata der Verbena-Varianten bei gleicher Vergrößerung; links: diploide Variante, rechts: kolchizinierte Variante (größere Chloroplastenanzahl)


20 µm

Da die Schließzellen der kolchizinierten Variante im Mittel um das 1,33 fache größer als die der diploiden sind, kann auf einen tetraploiden Zustand der Epidermis (und der L1) geschlossen werden. Der Tabelle 24 ( Tab.24 ) sind die Daten dieser Untersuchungen zu entnehmen, die Häufigkeitsverteilungen der Meßwerte sind in der Abbildung 82/1-6 ( Abb. 82 ) dargestellt.

Tab. 24: Ergebnisse der Epidermisuntersuchungen an einer kolchizinierten Verbena-Pflanze und dem diploiden Vergleichsklon

Variante

Schließzellenlänge,

Mittelwert in µm

Schließzellenbreite, Mittelwert in µm

Chloroplastenanzahl, Mittelwert (gerundet)

polyploid

32,49

26,07

20

diploid

24,49

20,09

12


66

Abb. 82: Häufigkeitsverteilungen der Schließzellendaten bei den Verbena-Varianten

Ploidiechimäre

Diploide Variante

1


2


3


4


5


6


Weitere Analysen am Laubblatt der beiden Varianten zeigten keine Größenunterschiede der Palisadenzellen in der Aufsicht, so daß gleiche Ploidiestufen in L2-bürtigem Gewebe (Palisadenschicht) von der kolchizinierten Pflanze und der diploiden Kontrolle angenommen werden.


67

Bei Vergleichen der oberen und unteren Epidermis von Blütenblättern beider Varianten waren ebenfalls Unterschiede in der Zellgröße zu erkennen. Mikroskopische Analysen von infiltrierten Blütenblättern zeigten im Mesophyll (Aufsicht-Durchleuchtung) die Ploidiegrenze (verschiedene Zellgrößen) im Einklang mit dem Blütenfarbverlauf ( Abb. 83 ). Das heißt, große Mesophyllzellen sind unter weißen Epidermiszellen zu finden, kleine Mesophyllzellen unter violetten Epidermiszellen. Unterhalb des Übergangsbereiches der Epidermis zwischen Weiß und Violett verläuft im Mesophyll die Grenze zwischen tetraploidem, L1-bürtigem und diploidem, L2-bürtigem Gewebe.

Abb. 83: Mesophyllzellen des Blütenblattes im Bereich der Ploidiegrenze der Verbena-Cytochimäre (Aufsicht)

Durch Flächenberechnungen der kolchizinierten und der diploiden Variante mittels Videoaufnahme und Computerbildverarbeitung wurden jeweils die Gesamtblütenfläche und die Fläche des weißen Blütenblattrandes der fünf Petalen bestimmt und daraus der prozentuale Anteil des Blütenblattrandes (L1-bürtiges Gewebe) an der gesamten Blütenfläche bestimmt. Die statistische Auswertung dieser drei quantitativen Merkmale mit dem t-Test ergab jeweils einen signifikanten Unterschied zwischen der kolchizinierten und der diploiden Variante. Das bedeutet, die Gesamtgröße der Blüten der Ploidiechimäre verändert sich gegenüber den diploiden Pflanzen und es erhöht sich sowohl der absolute Flächenanteil des weißen Blütenblattrandes (L1-bürtiges Gewebe) der Ploidiechimäre im Vergleich zu der diploiden Variante als auch der prozentuale Anteil des Blütenblattrandes an der Gesamtblüte. In der Abbildung 84 ( Abb. 84 ) sind die ermittelten Werte grafisch aufbereitet und der Tabelle 25 ( Tab.25 ) sind die Daten zu entnehmen.


68

Abb. 84: Prozentuale Blütenflächenanteile der Verbena-Varianten

Tab. 25: Blütenflächenanteile der Verbena-Varianten

Variante

Fläche der Gesamt-blüte in mm2

(Mittelwert)

Fläche des Blüten-blattrandes in mm2

(Mittelwert)

prozentualer Anteil des Blütenblattrandes an der Gesamtblüte

Ploidiechimäre

82,60

25,55

31,05 %

diploid

73,99

4,52

19,60 %

Querschnitte von in Kunststoff eingebetteten Blütenblättern verdeutlichen die Ploidieveränderung der Epidermis. Die Epidermiszellen der kolchizinierten Variante nehmen einen größeren Anteil am Gesamtquerschnitt als die der diploiden Vergleichsvariante ein. Diese Ergebnisse deuten wie die vorangegangenen Untersuchungen darauf hin, daß es sich bei der vorliegenden, kolchizinierten Pflanze um eine Cytochimäre handelt, deren L1-bürtige Gewebe polyploid sind und deren andere Gewebeschichten diploid blieben.

In Sproßscheitellängsschnitten von Kunststoffpräparaten der kolchizinierten Pflanze konnte ein deutlicher Unterschied zwischen der Zellkerngröße der ersten und den folgenden Sproßscheitelschichten beobachtet werden ( Abb. 85 , Abb. 86 ). Zellkerne der Sproßscheitelschichten der diploiden Kontrollvariante waren ebenfalls kleiner als die in der ersten Sproßscheitelschicht der Cytochimäre.


69

Abb. 85: Sproßscheitellängsschnitt im Kunststoff-Dauer präparat der diploiden Verbena-Pflanze, Färbung mit Hämatoxylin

Abb. 86: Sproßscheitellängsschnitt im Kunststoff-Dauerpräparat der Cytochimäre, von Verbena ‘Aphrodite’ Färbung mit Hämatoxylin

Außerdem waren Zellteilungen in epidermalem und subepidermalem Gewebe der Cytochimäre gut sichtbar, so daß Chromosomen gezählt werden konnten. Zellen des subepidermalen Gewebes enthielten 10 Chromosomen, in der ersten Sproßscheitelschicht konnten ca. 20 Chromosomen ermittelt werden.

Analysen der Sproßscheitellängsschnitte bestätigen die vorangegangenen Untersuchungsergebnisse und lassen annehmen, daß es sich bei der kolchizinierten Verbena um eine Ploidiechimäre mit tetraploider L1 und diploider L2 und L3 handelt.

Anhand der doppelten Markierung mittels Polyploidisierung der anthocyandefekten Sproßscheitelschicht bei Verbena ‘Aphrodite’, der spontanen Entmischung durch L1-Reduplikation und des Auffindens der seitlichen Partnerinduktion in der oberen Epidermis des Blütenblattes gelang der Nachweis für die chimärische Konstitution von ‘Aphrodite’ und die histogenetische bedingte Sternmusterung der Petalenfärbung. Anthocyan wird bei Verbena ‘Aphrodite’ nur in der oberen Epidermis des Blütenblattes (Binnenfeld) gebildet.


70

3.8. Untersuchungen zur Partnerinduktion

Bei den Analysen zur Farbstoffverteilung in den Blütenblattgeweben an Camellia, Myosotis, Phlox, Pelargonium, Rhododendron, Saintpaulia und Verbena wurde gleichzeitig untersucht, ob Partnerinduktion (siehe Kapitel 1.1 .) bei der Musterbildung eine Rolle spielt und in welcher Weise sie wirkt. An Phlox, Pelargonium, Saintpaulia, Verbena und Rhododendron konnte in der oberen (und z.T. in der unteren) Epidermis ein allmählicher Übergang der Blütenfarbe vom Blütenblattbinnenfeld zum Blütenblattrand festgestellt werden. Das ist ein Indiz dafür, daß die Partnerinduktion von anthocyanintaktem auf anthocyandefektes Gewebe (Kompensationswirkung) nicht nur bei unmittelbarer Unterlagerung wirkt, sondern darüber hinaus weitere Zellen betrifft. Die Partnerinduktion kann somit dreidimensional verlaufen und sich in vertikaler und horizontaler Ebene beobachten lassen. Eine Induktion auf tiefer liegende Zellschichten wurde bisher nicht festgestellt. Dafür kann es mehrere Gründe geben:

  1. Es gehen nur zwei Sproßscheitelschichten mit ihren Geweben in das Blütenblatt ein.
  2. Die zweite und dritte Sproßscheitelschicht und deren Gewebe sind genetisch gleich.
  3. In den tiefer liegenden Zellschichten der Blütenblätter erfolgt keine gewebe-spezifische Anthocyansynthese.

Besonders gut läßt sich der Effekt der kompensatorischen Partnerinduktion analysieren, wenn bei L1-Perforation L2-bürtiges Gewebe in die Epidermis-Position gelangt und in horizontaler Richtung der gleiche Farbton induziert wird wie sonst in vertikaler Richtung (vgl. Abb. 54 , Abb. 55 ).

Nicht immer ist das Auftreten der Partnerinduktion an periklinalchimärisch strukturierte Pflanzen, wie bei Euphorbia pulcherrima ‘Eckes Rosa’ ( Bergann , 1961 b, 1962), gebunden. Dieser Effekt tritt auch bei genetisch bedingten Sprenkelungen von Blüten auf. Bei den von Baur (1930) untersuchten Antirrhinum-palrec/palrec-Pflanzen mutierten einzelne Zellen häufig zu Pal/palrec. Dabei entstanden in der Blüte kleinere oder größere rote Zellgruppen, Sektoren oder völlig rotblühende Sprosse. In einer schematischen Abbildung bei Baur (1930) ist zu sehen, daß die rückmutierten Zellen in den unmittelbar benachbarten Zellen ebenfalls eine schwache Farbbildung bewirken. Am Beispiel einer Viola sororia Willd. (Pfingstveilchen), die weiße Blüten mit blauen Sprenkeln besitzt, ist ähnliches zu beobachten. Wenn nur eine Zelle in der weißen Epidermis blau wird, induziert diese Zelle radiär in den benachbarten Epidermiszellen die Anthocyansynthese (Betrachtung in der Aufsicht). Eine veränderte Zelle beeinflußt demzufolge ca. 21 bis 23


71

weitere Zellen ( Abb. 87 ) in der Farbstoffbildung. Dabei sind von der Induktion nicht nur die direkt angrenzenden Zellen betroffen.

In diesen zwei Fällen scheint die Partnerinduktion nur horizontal zu wirken, da vermutlich die Ereignisse nur in der Epidermis stattfinden und in subepidermalen Schichten kein Anthocyan ausgebildet wird.

Bei Phlox, Pelargonium, Rhododendron (z.T.), Saintpaulia und Verbena wirkt die horizontale Anthocyaninduktion in der Epidermis vom Binnenfeld (schon vom subepidermalen, L2-bürtigen Gewebe vertikal farbinduziert) zum Randbereich über eine Distanz von ungefähr 2 bis 4 Zellen.

Abb. 87: Partnerinduktion in den Zellen der oberen Epidermis von Viola sororia (Blütenblatt, Aufsicht); links: größerer Zellverband mit Blaufärbung, rechts: seitliche, radiäre Partnerinduktion um eine blaue Zelle



Abb. 88: Schematische Darstellung des dreidimensionalen Partnerinduktionsverlaufes in einem Blütenblattquerschnitt


72

Im Zusammenhang mit der Kompensationswirkung der Partnerinduktion bei der Anthocyanausbildung in Blütenblättern und Brakteen soll noch einmal auf die entgegengesetzte Wirkungsrichtung, die Hemmwirkung, verwiesen werden. Diese ist bei Laubblättern bekannt, wo chlorophylldefekte Gewebe die Chlorophyllausbildung in unmutierten Geweben beeinflussen. Beispiele dafür sind die Pelargonium-Zonale-Hybriden ‘A Happy Thought’ ( Bergann , 1962; Pohlheim & Rössel, 1989) ( Abb. 89 bis) und ‘Pink Happy Thought’, Hedera helix L. ‘Goldherz’ ( Bergann , 1962; Pohlheim , 1985), Euonymus japonica L. var. aureimaculata ( Bergann , 1962) und Oenethera-Schecken ( Stubbe , 1958).

Abb. 89: Laubblätter der Pelargonium-Zonale-Hybride ‘A Happy Thought’


Abb. 90: Laubblattquerschnitt von Pelargonium AHT im Induktionsbereich


Abb. 91: Laubblattquerschnitt von Pelargonium AHT im Induktionsbereich (Ausschnitt mit oberer Epidermis)

3.9. Übersicht der chimärisch bedingten Blütenblattmuster des Unter-suchungsmaterials

Alle mikroskopisch untersuchten Pflanzen und aus der Literatur entnommenen periklinalchimärischen Sternblütenmuster sind in der folgenden Tabelle ( Tab.26 ) entsprechend der Farbstofflokalisation im Blütenblatt zusammengefaßt.


73

Tab. 26: Übersicht der Anthocyanverteilung in den Blütenblättern ausgewählter Pflanzenarten

 

Art

Sorte

Blüte

Farbstoffverteilung

Autor

obere Epidermis

untere Epidermis

Mesophyll

Rand

Mitte

Rand

Mitte

Rand

Mitte

Camellia japonica

‘Contessa Lavinia

Maggi’

weiß/rosa mit roten Streifen

- (rot bei

Streifen)

- (rot bei

Streifen)

- (rot bei

Streifen)

- (rot bei

Streifen)

- (rot bei

Streifen)

rot

Plaschil

Camellia japonica

‘Maria Morren’

weiß mit rosa Streifen

- (rosa bei

Streifen)

- (rosa bei

Streifen)

- (rosa bei

Streifen)

- (rosa bei

Streifen)

-

-

Plaschil

Camellia japonica

‘Mathotiana’

weiß mit rosa und roten Streifen

- (rot/rosa

nur bei

Streifen)

- (rot/rosa

nur bei

Streifen)

- (rot/rosa

nur bei

Streifen)

- (rot/rosa

nur bei

Streifen)

- (rot/rosa

nur bei

Streifen)

- (rot/rosa

nur bei

Streifen)

Plaschil

Myosotis alpestris

‘Stern von Zürich’

blau/weiß

-

-

-

-

blau

-

Bateson , 1926;

Myosotis alpestris

‘Weirleigh

Surprise’

weiß/Blau

-

-

-

-

-

blau

Chittenden , 1927

Pelargonium-Zonale-Hybride

‘Mr. Wren’

weiß/rot

-

rot

-

rot

-

-

Plaschil

Pelargonium-Zonale-Hybride

‘Pink Happy

Thought’

hellrosa/Dunkel-rosa

hellrosa

rosa

hellrosa

rosa

-

-

Plaschil

Pelargonium-Zonale-Hybride

‘Rosa Liebling’

weiß/rosa

-

rosa

-

rosa

-

-

Rössel , 1990

Pelargonium-Peltatum-Hybride

‘Lila-Luisenhof’

hellila/dunkellila

hellila

dunkellila

hellila

dunkellila

-

-

Plaschil

Petunia hybrida

transgene Pflanze

weiß/rot

-

rot

-

Hellrot

-

-

Olbricht , 1994


74

Fortsetzung Tab.26

 

Art

Sorte

Blüte

Farbstoffverteilung

Autor

obere Epidermis

untere Epidermis

Mesophyll

Rand

Mitte

Rand

Mitte

Rand

Mitte

Phlox subulata

‘Striped Candy’

weiß/rosa

-

rosa

-

rosa

-

-

Plaschil

Rhododendron simsii

rot

rot

rot

rot

rot

Rot

Rot

Plaschil

Rhododendron simsii

weiß/rosa, gefüllt

-

rosa

-

rosa

-

rot

Plaschil

Rhododendron simsii

weiß/rosa, ungef.

-

rosa

-

rosa

-

rot

Plaschil

Rhododendron simsii

‘Inga’

weiß/rosa

-

rosa

-

rosa

-

-

Plaschil

Saintpaulia ionantha

‘Amanda’

Hellrot/rot

Hellrot

rot

Hellrot

rot

Hellrot

rot

Plaschil

Saintpaulia ionantha

‘Dardevil’

purpur/weiß

Anthocyan

-

Anthocyan

-

-

-

Lineberger & Druckenbrod, 1985

Saintpaulia ionantha

‘Desert Dawn’

magenta/ cyclamenpurpur

Anthocyan

Anthocyan

Anthocyan

Anthocyan

-

Anthocyan

Lineberger & Druckenbrod, 1985

Saintpaulia ionantha

‘Myrthe’

weiß/purpur

-

rot

-

rot

-

rot

Plaschil

Saintpaulia ionantha

‘Jantien’

hellviolett/dunkel-violett

hellviolett

dunkel-violett

hellviolett

hellviolett

Hellviolett

blau

Plaschil

Saintpaulia ionantha

‘Mandy’

weiß/blau

-

blau

-

blau

-

blau

Plaschil

Saintpaulia ionantha

‘Tineke’

creme/blau

hellrosa

Blau

hellrosa

Blau

Hellrosa

blau

Plaschil

Saintpaulia ionantha

‘Valerie’

rosa/blau

rosa

blau

rosa

blau

Rosa

Blau

Plaschil

Verbena-Hybride

‘Aphrodite’

weiß/violett

-

violett

-

-

-

-

Plaschil


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