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Spermazellen sind passive Ladung bei Blütenpflanzen
Zwei Spermazellen (grün; Zellkerne in rot) werden als passive Ladung mit Hilfe eines „Hakens“ (rechts) im Pollenschlauch transportiert.

Foto: PD Dr. Stefanie Sprunck – Zur ausschließlichen Verwendung im Rahmen der Berichterstattung zu dieser Pressemitteilung.

Die Verschmelzung von Ei- und Spermazelle (Befruchtung) markiert bei den sexuellen Organismen den Beginn neuen Lebens und eines neuen Individuums. Bei den Blütenpflanzen ist dieser Prozess besonders komplex und beinhaltet eine doppelte Befruchtung, wobei eine Samenzelle mit der Eizelle verschmilzt woraus sich ein Embryo entwickelt und die zweite Spermazelle die so genannte Zentralzelle befruchtet, woraus das Endosperm entsteht. Die beiden Befruchtungsprodukte sind die Hauptbestandteile pflanzlicher Samen und stellen somit die Ernährungsgrundlage zahlreicher Tiere und des Menschen dar. Eine weitere Besonderheit bei Blütenpflanzen stellt der Verlust der Mobilität der Spermazellen dar. Während Spermazellen bei den meisten Tieren und beim Menschen beweglich sind und von der Eizelle der eigenen Art angelockt werden, haben Pflanzen in Anpassung an kalte und trockene Standorte neue Fortpflanzungsstrategien entwickelt. Ursprünglichere Pflanzen, wie Moose und Farne, die bevorzugt an feuchten Standorten wachsen, besitzen noch bewegliche Spermazellen, während Samenpflanzen, wie die Nadelbäume und die vorherrschenden Blütenpflanzen, die Spermazellen in Pollenkörner einschließen. Spermazellen sind so nicht nur geschützt, sondern können auch durch Wind oder mit Hilfe von Tieren über große Distanzen transportiert werden. Gelangen die Pollenkörner auf Blüten der eigenen Art, keimen die Pollenkörner, und die Spermazellen werden mit Hilfe des Pollenschlauchs tief ins mütterliche Gewebe transportiert und im Eiapparat freigesetzt, wo es zur doppelten Befruchtung kommt.

Inwieweit Spermazellen bei Blütenpflanzen die Pollenschläuche und damit ihre Reise zum Eiapparat selbst regulieren wird seit langem debattiert. Mit Hilfe einer neuen Mutante, bei der teilweise Pollenschläuche ohne Spermazellen gebildet werden, konnten Forscher der Universität Regensburg, am Lehrstuhl für Zellbiologie und Pflanzenbiochemie, der Peking Universität in Beijing (China) und der Rutgers Universität in New Jersey (USA) jetzt diese Diskussion beenden und zeigen, dass Spermazellen eine rein passive Ladung darstellen. Auch ohne Spermazell-Ladung keimen Pollenschläuche, dringen ins maternale Gewebe ein, werden vom Eiapparat angelockt und platzen, um ihre vermeintliche Ladung freizusetzen. Besondere Herausforderungen bei dieser Studie waren u. a. die Identifizierung einer geeigneten Mutante, daneben die Selektion von lebenden Pollenkörnern, die keine Spermazellen enthielten, sowie der Nachweis, dass es sich beim verbliebenen Kern im Pollenschlauch nicht um eine Vorläuferzelle von Spermazellen handelt.

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Jun Zhang, Qingpei Huang, Sheng Zhong, Andrea Bleckmann, Jiaying Huang, Xinyang Guo, Qing Lin, Hongya Gu, Juan Dong, Thomas Dresselhaus & Li-Jia Qu (2017):
Sperm cells are passive cargo of the pollen tube in plant fertilization
Nature Plants 3, Article number: 17079 (2017)
DOI: 10.1038/nplants.2017.79
Universität Regensburg
https://www.nature.com/articles/nplants201779

19.06.2017

 

 
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