Untersuchungen zur genetischen und histogenetischen Variabilität an transgenen Petunia hybrida Hort. (Vilm.)

Abstract

Am "Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung Köln-Vogelsang" wurde Mitte der achtziger Jahre in eine weißblühende Linie von Petunia hybrida Hort. (Vilm.) ein Anthocyansynthese-Gen von Zea mays L. transferiert. Unter den nach diesem Gentransfer entstandenen ziegelrot blühenden Pflanzen befand sich auch ein Typ, der ein Sternmuster in der Blüte zeigt. In der vorliegenden Arbeit konnte diese Musterbildung auf eine chimärische Konstitution zurückgeführt werden: Die Instabilität des A1-Gens in der Petunie resultiert in einen Farbstoffausfall in der alleinig farbstofführenden Epidermis, die von der ersten Scheitelschicht (L1) des Sproßscheitels gebildet wird. Subepidermale Gewebe können als genetisch intakt im Sinne einer potentiellen Fähigkeit zur Farbstoffsynthese charakterisiert werden. Deutlich wird das unter anderem an den partnerinduktiven Wirkungen, die von subepidermalem, L2-bürtigen Gewebe ausgehen und die Anthocyanbildung in der benachbarten, farbstoffdefekten Epidermis veranlaßt. Da die L1 am Kronblattrand alle Gewebe, also auch das Mesophyll bildet, bleiben diese Bereiche weiß gefärbt. Nur im Binnenfeld der Petalen, wo L2-bürtiges, intaktes Gewebe an die Epidermen anschließt, treten diese partnerinduktiven Wirkungen auf. Das Resultat ist ein Sternmuster der aus fünf Petalen zusammengewachsenen Kronröhre. Spontan und nach in-vitro-Kalluskultur entmischen die Pflanzen in ihre einzelnen Komponenten, so daß rot und weiß blühende Typen entstehen, die mit ihrer Blütenfarbe und ihrem Ploidiegrad (unterscheidbar bei Ploidiemarkierung) die jeweilige Scheitelschicht repräsentieren, von der sie abstammen. Bei Kreuzung spaltet die Nachkommenschaft in rot und weiß blühende Pflanzen auf. Aufgrund der Instabilität des transferierten A1-Gens ergibt sich kein Mendelsches Aufspaltungsverhältnis für die Blütenfarbe, wie das dem heterozygotem Zustand entsprechen würde. Auch existieren (wie bei den Entmischungsprodukten) gesprenkelte Blütentypen. Die Instabilität konnte als licht- und temperaturabhängig erkannt werden. Sie ist gleichzeitig der Grund dafür, daß sich an weiß blühenden Kallusregeneraten bzw. Sämlingen, die das A1-Gen in inaktiver Form besitzen, ein Sternmuster jederzeit neu bilden kann. Aufgrund dieses modifikativen Charakters dieser Sternmuster-Chimäre wird der Begriff "Epigenetische Periklinalchimäre" vorgeschlagen. In Sorteneinkreuzungen konnten Instabilitäten bis in die F2-Generation verfolgt werden, möglicherweise übertragen sich die Ursachen der Farbstoffausfälle der transgenen Form auch auf die Farbkomponente des Kreuzungspartners. Weiterhin enthält die Arbeit einen vorläufigen Bestimmungsschlüssel zur generellen Einordnung von Blütenfarbvariation nach ihren Ursachen.