Der Frühling ist endlich da (auf der Nordhalbkugel) und fröhliche Blüten sind überall. Ein Baum, dem Sie vielleicht entlang der Straßen begegnet sind, ist der rosafarbene Trompetenbaum, Handroanthus heptaphyllus die zur Pflanzenfamilie der Bignoniaceae gehört. Sie ist in Mittel- und Südamerika von Mexiko bis Argentinien beheimatet und wegen ihrer Massenblüte als Zierpflanze beliebt.
Dr. Marta Bianchi und Kollegen von der Universidad Nacional de Rosario und der University of St Andrews untersuchten das Bestäubungssystem des rosafarbenen Trompetenbaums. Die Wissenschaftler testeten ein Bestäubungs-Kreuzungssystem, um zu testen, warum der Fruchtansatz manchmal nicht erfolgreich ist (zB Selbst-Inkompatibilität oder Kreuz-Inkompatibilität). Die Forscher sammelten abgefallene Blüten zur mikroskopischen Beobachtung und vermuten, dass die spät wirkende Selbstinkompatibilität (LSI) der zugrunde liegende Mechanismus hinter dem Versagen des Fruchtansatzes ist. Bisher, Dr. Peter Gibbs, einer der Mitautoren der jüngsten Studie, nannte LSI die „Paria-Zuchtsystem“ in Blütenpflanzen aufgrund seiner Komplexität und Verwirrung über den Mechanismus.
Handroanthus Blüten haben ein zweilappiges (zweilappiges) Stigma, das sich schließt, nachdem sie Artgenossen (von derselben Art) Pollen erhalten haben. Bei Bignoniaceen-Arten wachsen Selbstpollenschläuche zum Eierstock, dringen in ihn ein und durchlaufen dann eine doppelte Befruchtung. Manchmal schlägt der Fruchtansatz nach der Selbstbestäubung fehl, obwohl die Pollenschläuche den Eierstock erreichen. Dieses Phänomen wurde erstmals 1986 als spät wirkende Selbstinkompatibilität (LSI) beschrieben. Eine andere Art von Fruchtansatzversagen wird durch früh wirkende Inzuchtdepression (EID) verursacht, die LSI nachahmt, aber nach Selbstbestäubung immer noch zur Fruchtproduktion führen kann.
Bianchi und Kollegen gemacht dialle Kreuze aus drei Samenpartien in Argentinien im Jahr 2010, wo eine Samenpartie als Elternteil für alle Kreuzungen verwendet wurde. Die Pflanzen blühten nach 12 und 15 Monaten und die Forscher testeten Kreuz- und Selbstbestäubung über fünf Jahre. Die Stempel (weibliche Teile der Blüten) fielen 2-12 Tage nach der Bestäubung ab. Hunderte dieser Stempel wurden gesammelt und unter einem Mikroskop untersucht, um die Pollenkeimung und das Pollenschlauchwachstum zu untersuchen. Basierend auf diesen Beobachtungen gruppierten die Wissenschaftler Kreuzungen in reziprok kreuzkompatible (RCC), nicht reziprok kompatible (NRC) und reziproke Inkompatibilitätsgruppen (RIC).
Bianchi und Kollegen fanden heraus, dass bei kompatiblen Kreuzungen doppelt so viele Eizellen von Pollenschläuchen durchdrungen wurden als bei nicht kompatiblen. Die Stempel von inkompatiblen Bestäubungen waren kürzer als die von erfolgreichen Kreuzungen, was die Stempellänge zu einem unterscheidbaren Merkmal machte. Aus inkompatiblen Kreuzungen wurden keine Früchte produziert.
"Zusammenfassend unterstützen unsere Diallel-Kreuzungen den Mechanismus der spät wirkenden Selbstinkompatibilität (LSI) gegenüber der früh wirkenden Inzuchtdepression (EID)", Bianchi und Kollegen schrieben.
„Ersteres könnte von einem einzelnen Locus angetrieben werden, während letzteres vermutlich von einem Effekt des gesamten Genoms angetrieben würde. Wenn die Kreuzungserfolgsraten eine Folge von EID wären, würde man eine breite Streuung der Erfolgsraten bei Kreuzungen erwarten.“
Es gab einige männlich-sterile Pflanzen von den hybridisierten Eltern, und basierend auf dominanten Selbstinkompatibilitätsgenen schlugen die Forscher ein genetisches Modell vor, das die zugrunde liegenden Mechanismen von LSI erklärt.
Diese Studie hat gezeigt, wie das Testen von Selbst- und Fremdbestäubung einer Baumart grundlegende Fragen zur Pflanzenreproduktion beantworten kann und dass die Stempellänge als zuverlässiges Merkmal zur Unterscheidung von Bestäubungsinkompatibilität verwendet werden kann.
