Etwa 6 % aller Blütenpflanzen sind zweihäusig, was bedeutet, dass jedes Individuum funktional entweder männlich oder weiblich ist. Zweihäusigkeit kommt in vielen Familien von Blütenpflanzen vor, was darauf hindeutet, dass sie sich wahrscheinlich viele Male unabhängig voneinander entwickelt hat. Die genetischen Mechanismen für die Diözese sind sehr unterschiedlich, wobei das XY-System, das bei Säugetieren vorkommt, am häufigsten vorkommt – in dem sich ein X-Chromosom, das rezessive Weiblichkeit verleiht, mit einem Y-Chromosom paart, das die dominanten Gene trägt, die mit Männlichkeit assoziiert sind. Andere genetische Mechanismen, die mit der Zweihäusigkeit in Verbindung gebracht werden, sind das ZW-System (das auch bei Vögeln vorkommt) und multiple Geschlechtschromosomensysteme (wie das in Drosophila). Viele langlebige zweihäusige Pflanzen sind wirtschaftlich oder ökologisch wichtig, darunter die vom Aussterben bedrohte Coco de Mer-Palme (Lodoicea maldivica), die größte Samenpflanze der Welt (Samen können oft über 8.5 kg wiegen). Frühere Studien haben gezeigt, dass erwachsene Populationen von Lodoicea weisen häufig ein voreingenommenes Geschlechterverhältnis auf, aber es ist unklar, ob diese Voreingenommenheit auf eine ungleiche Anzahl von Männern und Frauen, die „geboren“ werden, oder auf unterschiedliche Raten späterer Sterblichkeit zurückzuführen ist.

Lodoicea maldivica Blütenstände. (a) Weibchen mit Früchten und unbefruchteten Blüten. (b) Männliche Kätzchen. Bildnachweis: © EJ Morgan.

Eine aktuelle Editor's Choice-Studie in AoBP von Morgan et al. untersucht Geschlechterverhältnisse in Populationen von L. maldivica auf den Seychellen. Männchen und Weibchen dieser Art sind im unreifen Zustand optisch nicht zu unterscheiden und werden erst als Erwachsene geschlechtsdimorph, weshalb die Autoren mithilfe der ddRAD-Sequenzierung männliche spezifische geschlechtsgebundene Marker entwickelten. Dadurch konnten sie das Geschlecht unreifer Individuen bestimmen und untersuchen, wie sich das Geschlechterverhältnis mit den Umweltbedingungen und dem Alter verändert. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Diözese in Lodoicea ist genetisch bedingt und betrifft wahrscheinlich X/Y-Geschlechtschromosomen. Die beiden Geschlechter werden in gleicher Anzahl produziert, und einseitige Geschlechterverhältnisse bei Erwachsenen sind das Ergebnis unterschiedlicher Sterblichkeit reifer Pflanzen, obwohl weder eine männliche noch eine weibliche Dominanz in den Populationen konsistent festgestellt wurde. Der Grund für die lokalisierten Geschlechtsunterschiede, die in erwachsenen Populationen gefunden werden, ist mit ziemlicher Sicherheit menschliches Eingreifen, wobei weibliche Pflanzen entweder wegen ihres angeblich besseren Holzes gefällt oder wegen der wertvollen Nüsse, die sie produzieren, konserviert werden. Die Autoren stellen fest, dass dieses Ergebnis Gutes für die Zukunft dieser Populationen und für die Erhaltung der genetischen Vielfalt in der Art verheißt, da zukünftige Generationen der Art ein ausgewogenes Geschlechterverhältnis haben werden. Das schlagen sie auch vor Lodoicea könnten kommerziell angebaut werden, was nicht nur die Einnahmen steigern, sondern auch das Wildern von Nüssen aus Schutzgebieten verringern und die natürlichen Populationen weiter schützen könnte.

Forscher-Highlight

Emma Morgan ist in Wales aufgewachsen und zog 2013 in die Schweiz, um an der ETH Zürich zu promovieren und sich auf die Erhaltungsgenetik und Reproduktionsbiologie der Coco de Mer-Palme auf den Seychellen zu konzentrieren. Emma hat derzeit eine Postdoktorandenstelle bei Dr. Filip Kolář am Institut für Biologie der Karls-Universität in Prag inne.

Emma interessiert sich für Reproduktionsökologie und die Verwendung von Populationsgenetik, um das Management gefährdeter Pflanzenarten angesichts menschlicher Störungen und der Fragmentierung von Lebensräumen zu leiten und zu informieren. Emmas neue Forschung konzentriert sich auf die ökologischen und evolutionären Folgen der Polyploidisierung bei Pflanzenarten Arabidopsis arenosa. Sie kombiniert Genom-Resequenzierung, ökologische Feldstudien und Kreuzungsexperimente, um Kräfte zu identifizieren, die den Genfluss zwischen Diploiden und Tetraploiden in Ploidie-Kontaktzonen fördern oder hemmen.