Auch die Umwelt beeinflusst, wie die Aktivität der DNA reguliert wird. Diese Erkenntnis ist keineswegs neu. Neu ist jedoch, dass Forschende der Universität Tübingen die Größe dieses Einflusses erstmals für das Acker-Hellerkraut (Thlaspi arvense) quantifiziert haben. Bislang wurde das nur für wenige Pflanzenarten untersucht. Das Acker-Hellerkraut könnte künftig als Winterdeckfrucht und als Rohstoff für Biokraftstoffe an Bedeutung gewinnen.

Europaweit 207 Populationen verglichen

Wie sich ein Organismus entwickelt, hängt wesentlich von seinen Genen ab. Darüber hinaus gibt es jedoch die sogenannte Epigenetik, chemische Veränderungen der DNA, die nicht deren Code verändern, wohl aber in die Regulation der Erbinformation eingreifen. Sie entscheiden darüber, ob, wie stark und unter welchen Bedingungen ein Gen aktiv wird. Für ihre Studie hat das Tübinger Forschungsteam europaweit 207 Populationen des Acker-Hellerkrauts untersucht. Dabei gingen die Fachleute der Frage nach, inwiefern die epigenetischen Markierungen, sogenannte Methylierungen, allein von der DNA-Sequenz selbst abhingen oder sich je nach Standort der Population unterschieden.

Im Fachjournal „PLoS Genetics“ berichten die Forschenden, dass es eine erheblich geografische Variation der epigenetischen Markierungen im Genom des Acker-Hellerkrauts gibt. Zwar hänge ein Großteil der Methylierungen von der DNA-Sequenz selbst ab. Dennoch stehe ein wichtiger Teil der epigenetischen Markierungen auch im starken Zusammenhang mit den klimatischen Standortbedingungen. Dies lege nahe, dass epigenetische Variationen beim Acker-Hellerkraut dazu beitragen, dass sich die Pflanze kurzfristig an das herrschende Klima anpassen kann.

Bedeutung der Epigenetik besser verstehen

„Man kann die Bedeutung der Epigenetik für die Evolution und Anpassungsfähigkeit von Pflanzen nur verstehen, wenn man umfangreiche und hochaufgelöste Daten sowohl zur Genetik als auch Epigenetik vieler Pflanzenherkünfte und zu deren Umweltbedingungen hat“, erklärt Oliver Bossdorf. Bisher gab es solche Daten ausschließlich für wenige Modellpflanzen der Pflanzenforschung wie die Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana“, sagt Oliver Bossdorf vom Institut für Evolution und Ökologie der Universität Tübingen.

Weil das Acker-Hellerkraut derzeit gezüchtet wird, um daraus Biokraftstoffe herzustellen, hat die Tübinger Forschungsarbeit auch einen direkten praktischen Nutzen, wie Bossdorf herausstellt: „Unsere Ergebnisse könnten daher auch für die Landwirtschaft nutzbar sein, vor allem beim Anbau des Acker-Hellerkrauts unter sich verändernden Klimabedingungen.“

bl