Die evolutionäre Etablierung von Apomixis in Hybriden des Ranunculus auricomus komplexes

• Antragstellerin: Professorin Dr. Elvira Hörandl
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268794905

Apomixis, die Vermehrung mittels asexuell gebildeter Samen, kommt in natürlichen Pflanzenpopulationen vor allem in polyploiden Hybriden vor. Die Effekte von Hybridisierung und Polyploidie auf die Entwicklung sowie die evolutionären Schritte hin zu funktioneller Apomixis sind bisher ungeklärt. Folgende Hypothesen wurden bisher vorgeschlagen: (1) Hybridisierung ändert die Expression von Genen, die normalerweise die sexuelle Entwicklung steuern, und aktiviert somatische Zellen zur Übernahme der Keimbahnfunktion; (2) Hybridisierung stört die Funktion der Meiose, wodurch die alternative asexuelle Entwicklung als Ausweg aus der Sterilität selektiv gefördert wird. Polyploidie hat genetische Dosis-Effekte auf die Expression von Apomixis und fördert vermutlich die parthenogenetische Entwicklung unreduzierter Eizellen. In einem Vorprojekt an der Ranunculus auricomus Gruppe wurden in synthetischen Primärhybriden spontan erscheinende, apomiktische Initialzellen festgestellt, aber funktionelle Samen bildeten sich nur in polyploiden Individuen. In diesem Projekt werden Kreuzungen der nächsten Hybrid-Generation mittels Mikroskopie und Durchflusszytometrie analysiert, um die Hypothese zu testen, dass die Häufigkeit der apomiktischen Initialen und Samenbildung in späteren Hybrid-Generationen zunehmen sollte. Durch experimentelle Polyploidisierung wird getestet, inwieweit genetische Dosis-Effekte den Reproduktionsmodus beeinflussen. Um Korrelationen von Apomixis und Meiosestörungen festzustellen, wird Meiose mikroskopisch und cytogenetisch (FISH) untersucht. Wir erwarten umfassende Erkenntnisse zu sexueller und apomiktischer Entwicklung und der Evolution von Apomixis in Pflanzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen