Grundlagen
Morphologie
Lebenszyklus
Genetik
Klassifikation
Moore
Links
Wer bin ich?
Home
 
Genetik
 
Über genetische Merkmale der Torfmoose gibt es nur wenig Information. Daher untersuchte unsere Arbeitsgruppe am Botanischen Institut der Universität Wien als erste Ploidiestufen und Variationen der Genomgröße bei Sphagnum in Österreich. Die Ergebnisse wurden in Botanica Acta veröffentlicht:
   Temsch, E.M., Greilhuber, J., Krisai, R. (1998): Genome size in Sphagnum (peat moss). Bot. Acta 111: 325-330. Zusammenfassung (Englisch)

 
 
  Botanica Acta
Botanica Acta,
Band 111, 1998
 
Einleitung
 
Die Genomgröße beeinflußt Zellgröße und Zellzyklus und ist daher ein wichtiger taxonomischer Faktor. Einerseits würde man - gemessen am hohen phylogenetischen Alter von Sphagnum - eine beträchtliche Variationsbreite an Genomgrößen bei den verschiedenen Arten erwarten. Andererseits lassen jedoch ihre ziemlich einheitlichen Phänotypen auf eher geringe Unterschiede in den Karyotypen schließen.
   Ziel unserer Forschungsarbeit war die Bestimmung der Ploidiestufen und Genomgrößen von österreichischem Sphagnum mithilfe präziser Messungen des DNA-Gehalts ihrer Zellkerne.

 
 
  Mikroskopische Ansicht
Feulgenfärbung:
Ästchenblatt

 
    Methoden und Materialien
 
Regression CIRES-MPV2
Die Ergebnisse der beiden Methoden waren fast ident (r=0.9613).
 
  66 Köpfchenproben von 30 Sphagnumarten wurden an verschiedenen österreichischen Standorten (siehe Artenseite) gesammelt, über Nacht vorwiegend in Methanol-Eisessig (3:1) fixiert und in 96% Äthanol bei -20º gelagert. Die Genomgröße wurde Feulgen-densitometrisch auf Videobasis mit dem Bildanalyse-System CIRES bestimmt. Zu Vergleichszwecken wurden 10 Proben mittels Zytophotometrie (MPV2) bestimmt. Pisum sativum, dessen DNA-Menge bekannt ist - 4.42 pg pro nichtrepliziertem, haploiden Genom (1C) - wurde als innerer Standard eingesetzt.
 
 
Ergebnisse
 
Die Genome aller untersuchten Sphagnumarten waren eindeutig entweder haploid oder diploid. Der DNA-Gehalt (1C) der 26 haploiden Arten schwankte zwischen 0.392 und 0.506 pg (Mittelwert: 0.449 pg), die restlichen vier diploiden Arten (S. palustre, S. papillosum, S. russowii und S. majus) besaßen 0.814-0.952 pg (Mittelwert: 0.920 pg). Die mittlere Ploidierate von 1:2.049 zeigt daher zwei klar getrennte Ploidiestufen an. Zwischen den Sektionen wurden breitere Variationen beobachtet als innerhalb der Sektionen. In einigen Fällen wurden signifikante Unterschiede bei verschiedenen Standorten einer Art gefunden.
 
 
  Histogramm
Zwei getrennte Ploidiestufen
 
    Diskussion
 
Sphagnum
 
  Erstmals wurden im Rahmen dieser Untersuchung der DNA-Gehalt von Sphagnum-Zellkernen exakt gemessen und Pflanzenzellen als innerer Standard verwendet. Die beobachteten Ploidiestufen stimmen weitgehend mit Publikationen überein, die auf Chromosomenzählungen (x=19 + Mikrochromosomen) beruhen, obwohl auch von einigen unterschiedlichen Sphagnumpopulationen in Großbritannien, Kanada und Finnland berichtet wird.
   Der trotz des hohen phylogenetischen Alters geringe Variationsgrad der Genomgröße von Sphagnum paßt zum einheitlichen Erscheinungsbild und könnte auch seine hochspezialisierte Rolle in der Natur widerspiegeln.

 
 
  Trennbalken
 
 
  Wie das?
 
 
  Wie kommen Gametophyten - die photosynthetisierende haploide Generation des Torfmooses - plötzlich zu einem diploiden Genom?
 
Diploide Gametophyten besitzen zwei Chromosomensätze. Wahrscheinlich ist in einem historischen Ereignis ihrer phylogenetischen Entwicklung aus zwei Arten ein Hybrid entstanden, der beide Genome seiner Elternarten vollständig beibehielt. Daher sind die Gametophyten der neu entstandenen Art generativ diploid, gleichzeitig aber immer noch in ihrer haploiden Kernphase.
 
Die Sporophyten dieser Arten sind gemäß dem Lebenszyklus der Pflanze in der diploiden Kernphase. Mit den 2 x 2 Chromosomensätzen, die aus der Befruchtung stammen, sind sie logischerweise generativ tetraploid.

 
 
  Trennbalken
 
 
Grundlagen Morphologie Lebenszyklus Genetik Klassifikation Moore Links Wer bin ich? Home e-mail