Transition studies 

 in plants             by Rolf Baumberger 

Zusammenfassung 2023 (Mimulus-Diplacus)

Begonnen haben wir diese Übersicht im Jahr 1983-87. Damals war eigentlich wenig über das System bekannt. Einzig eine über 200 km lange Hybridisierungszone zwischen Diplacus puniceus und D. australis wurde beschrieben (Beeks, 1961). Der eigentliche Start dieser Langzeitstudie begann für uns in den Jahren 1995-96. Schnell wurde klar, dass sich diese Zone der «Hybridisierung» um einige km nach Nordosten verschoben hat seit der letzen Aufnahme (1961).

Im Jahr 2001 kamen ernsthafte Zweifel auf, ob es sich hier um eine Hybridisierung handelt oder nicht. Denn im Vorjahr gelbblühende und markierte Pflanzen zeigten im Folgejahr orange Petalen. Von nun an wurden 80  Pflanzenpopulationen in einer Langzeitstudie erfasst. Nach fünf Jahren Beobachtung konnte in den sogenannten Hybridisierungszonen überall morphologische Veränderungen an den Blüten sowohl in der Färbung wie in der Form festgestellt werden. Es muss sich wohl um eine Übergangszone handeln, deren Eigenschaften der beteiligten Pflanzen erst einmal erforscht werden mussten. Nach langjährigen Kreuzungsversuchen mit sogenannten T-Pflanzen (T wie Transition) stand fest, dass sich die Pflanzen in dieser Zonen verändern können. Mehr noch: Die Veränderung war erblich. Wir tippten erst auf einen epigenetischen Mechanismus. Da aber auch eine genomische Veränderung stattfand bei diesem Prozess - verwarfen wir diese These wieder.

Ab 2012 hatten wir das Transkriptom beider Formen. Interessant wurde der Vergleich erst mit dem ersten vollständigen Genom (2022) von Diplacus aurantiacus. Es wurden auch noch sämtliche Genome aller Diplacus-Varianten (Unterarten, Arten) veröffentlicht. Wir konnten also die Ähnlichkeit all dieser Genome beurteilen. Es stellte sich heraus das sie allesamt (bis auf clevelandii) sehr ähnlich waren. Alle Gene waren überall vorhanden. 

Der Unterschied zwischen der roten und der gelben Form von D. puniceus/australis liegt also weitgehend nicht in der Coding-Region vor allem der Transkriptionsfaktoren sondern in den Intronen. Diese enthalten kurze repetitive Abschnitte (STR short tandem repeats), die offenbar binnen Jahren verändert werden können und sich auf die Genaktivität auswirken können.

Weiter wurde im Feld gefunden: Sowohl D. australis wie auch D. longiflorus aber auch D. calycinus können sich binnen Jahren in D. puniceus transformieren. Alle Gene sind bereits vorhanden. Es braucht also lediglich einen Umweltanreiz für den Start dieses Prozesses. Die durchschnittliche Dauer dieser «Transition» beträgt ±15 Jahre.