Wenn Pollenkörner aus Staubbeuteln freigesetzt und dann auf der Oberfläche des Stigmas eingefangen werden, erhalten sie Wasser und andere Ressourcen aus dem Stigma für die Keimung und Verlängerung der Pollenschläuche. Sobald der Pollenschlauch die äußere Schicht der stigmatischen Zellwand durchdringt, wächst er im apoplastischen Raum bis zum Eierstock zur Befruchtung. Im Eierstock werden zwei Spermien aus der Spitze des Pollenschlauchs freigesetzt; Eine davon befruchtet die Eizelle und die andere die Zentralzelle, was als Doppelbefruchtung bezeichnet wird, was zur Samenentwicklung führt. Da die Bestäubung durch Wind, Insekten und Vögel vermittelt wird, können Pollen anderer Arten, Krankheitserreger und Staub sowie Pollen derselben Art an der Narbenoberfläche ankommen. Daher erfordern Narben die Fähigkeit, geeignete Pollen auszuwählen, um eine erfolgreiche Befruchtung herbeizuführen.
Obwohl die Bestäubung seit vielen Jahren untersucht wird, sind die beteiligten molekularen Mechanismen noch weitgehend unklar. Auch eine genaue Kenntnis der morphologischen Aspekte der Bestäubung ist noch lange nicht abgeschlossen. Ein neues Papier rein Annals of Botany konzentriert sich auf das Pollenverhalten während der Bestäubung. Zur morphologischen Charakterisierung der Bestäubung wurde eine Zeitrafferbildanalyse verwendet, um das Pollenverhalten während der Selbst- und Fremdbestäubung detailliert aufzuzeichnen Brassica-Rapa. Dieser Ansatz zeigte, dass Pollen verschiedene Verhaltensweisen auf einem individuellen Stigma zeigen, sowohl bei Selbst- als auch bei Fremdbestäubung, und die Verhältnisse der verschiedenen Arten von Pollenverhalten für eine erfolgreiche Bestäubung entscheidend sind.
Aus diesen Beobachtungen des Pollenverhaltens wird deutlich, dass die Versorgung der Pollen mit der richtigen Wassermenge eine der Schlüsselstufen für eine erfolgreiche Bestäubung ist, und dieser Prozess besteht aus mehreren Komponenten, aus Hydratations-, Rehydratisierungs- und Dehydratisierungssystemen, und beinhaltet den Transport von Wasser zu und von Pollenkörnern. Die genaue Reaktion des Bestäubungs- und Selbstinkompatibilitätssystems in Brassica kann nur erreicht werden, wenn das angemessene Gleichgewicht und die Koordination dieser Prozesse erreicht werden.
Zeitrafferaufnahmen von Selbst- und Fremdbestäubungen bei Brassica rapa. Annals of Botany (2013) 112 (1): 115-122. doi: 10.1093/aob/mct102
Die Bestäubung ist ein wichtiger Prozess im Lebenszyklus von Pflanzen und der erste Schritt, um die männlichen und weiblichen Gametophyten für die Pflanzenreproduktion zusammenzubringen. Obwohl die Bestäubung seit vielen Jahren untersucht wird, ist das genaue Wissen über die morphologischen Aspekte dieses Prozesses noch lange nicht vollständig. Diese Studie konzentriert sich daher auf eine morphologische Charakterisierung der Bestäubung unter Verwendung von Zeitreihen-Bildanalysen von Selbst- und Fremdbestäubungen in Brassica-Rapa. Zeitrafferaufnahmen des Pollenverhaltens während Selbst- und Fremdbestäubung wurden 90 Minuten lang in 1-Minuten-Intervallen unter Verwendung eines Stereomikroskops aufgezeichnet. Anhand digitaler Zeitreihenbilder der Bestäubung wurden charakteristische Merkmale des Pollenverhaltens während der Selbst- und Fremdbestäubung untersucht. Pollen zeigten verschiedene Verhaltensweisen sowohl bei Selbst- als auch bei Fremdbestäubung, und diese wurden in sechs repräsentative Muster eingeteilt: Keimung, Expansion, Kontraktion, plötzliche Kontraktion, Pulsation und keine Veränderung. Es ist bemerkenswert, dass Pollenkörner bei „Kontraktion“ innerhalb eines kurzen Zeitraums von 30–50 Minuten schrumpften und bei „Pulsation“ wiederholte Expansion und Kontraktion in einem Intervall von 10 Minuten auftraten, was darauf hindeutet, dass ein Dehydratisierungssystem bei der Bestäubung arbeitet. Alle sechs Muster wurden an einem individuellen Stigma sowohl bei Selbst- als auch bei Fremdbefruchtung beobachtet, und der Unterschied zwischen Selbst- und Fremdbefruchtung lag in den Verhältnissen der unterschiedlichen Verhaltensweisen. Was den Wassertransport zu und von den Pollenkörnern anbelangt, geschah dies in mehreren Schritten, vor, während und nach der Hydratation. Somit wird die Bestäubung durch eine Kombination mehrerer Komponenten von Hydratations-, Rehydratisierungs- und Dehydratisierungssystemen reguliert. Die regulierte Hydratation von Pollen ist ein Schlüsselprozess sowohl für die Bestäubung als auch für die Selbstinkompatibilität, und dies wird durch einen ausgewogenen Komplex aus Hydratation, Dehydratisierung und Nährstoffversorgung von Pollenkörnern aus stigmatischen Papillenzellen erreicht.
