Die Herausforderung bei der Weitergabe des Lebens an die Nachkommen lautet: Wie kann man Bewährtes weitergeben und dennoch Neuem eine Chance geben. Mit dieser menschlich formulierten Devise erfasst man auch den Sinn der Meiose, eines speziellen Zellteilungsprozesses in Richtung Ei- und Spermazelle. Er läuft in einem vielzelligen Organismus nur in einigen wenigen spezialisierten Zellen ab und beginnt mit einer Verdopplung des Chromosomensatzes. Dann gehen die homologen Chromosomen eine enge Verbindung samt Rekombination väterlicher und mütterlicher Merkmale über Crossing Over ein. Später erfolgen die Trennung der neu kombinierten komplementären Chromosomenpaare und schließlich die Reduzierung auf den einfachen Chromosomensatz mit dem Endprodukt von vier haploiden Zellen. Dieser Prozess läuft bei Pflanzen und Tieren in Grundzügen gleich ab - mit der Besonderheit des "Generationswechsels" bei Pflanzen (siehe Infobox).

Der Prozess der Meiose wird von einem dynamischen Netzwerk an Faktoren gesteuert. Karel Riha und sein Team am GMI - Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der ÖAW haben sich zum Ziel gesetzt, das Netzwerk zu durchleuchten und die "Motoren" des Zellzyklus mit geeigneten Experimenten zu identifizieren. Die Gruppe unter Rihas Leitung fokussiert vor allem auf die Abschlussphase der Meiose in Pollenkörnern von Arabidopsis. Sie sucht nach den Signalen, die die Teilung der Chromosomen zum Erliegen bringen, damit der Weg für die nachfolgenden mitotischen Teilungen frei wird.

Aufschlussreiche Pollenkörner

Pollenkörner entstehen in den diploiden Staubgefäßen von Blütenpflanzen aus sogenannten Pollenmutterzellen. Sie haben bereits die Meiose durchlaufen, sind also haploid. Die Wissenschaftler(innen) am GMI experimentieren mit Arabidopsis-Pflanzen, deren Pollen spezifische Mutationen tragen und analysieren die Folgen - beispielsweise, ob die mitotischen Teilungen der haploiden Generation überhaupt stattfinden können. "Wir konnten in den letzten Jahren einen wichtigen Player beim Abschluss der Anaphase II in Pollenkörnern identifizieren: Es ist das Protein SMG7. Wenn es fehlt, fehlt auch das Signal zur Beendigung des Teilungsprozesses, und die auseinanderziehenden Kräfte der Spindelfasern wirken weiter ", erklärt Karel Riha. Andere beteiligte Kandidaten sind TDM1 in ähnlicher Funktion wie SMG7, und ganz zentral Cykline wie etwa TAM und die Cyklin-abhängigen Kinasen. Die Feinabstimmung der Faktoren zu klären ist schwierig, weil es nicht leicht ist, ausreichend Pollen in vergleichbarem Teilungsstadium aus den verschiedenen Test-Linien von Arabidopsis zu bekommen. "Deswegen wenden wir eine Protein-Immun-Lokalisationsmethode an, die die interessanten Faktoren mit spezifischen Antikörpern sichtbar macht und auf diese Weise auf die dafür verantwortlichen Gene verweist", erklärt Riha.