Globaler Barcode für Pflanzen entdeckt

Eine einfache Sequenz von DNA-Bausteinen reicht möglicherweise aus, um den Großteil der Pflanzen weltweit zu identifizieren und einzuordnen. Der neu entdeckte „Barcode“ könnte zukünftig über ein mobiles Gerät bestimmt werden und so auch bei zerkleinerten Pflanzenteilen schnell verraten, ob es sich beispielsweise um eine geschützte Art handelt.

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Die Bestimmung von Pflanzen ist nicht immer einfach – vor allem dann, wenn zwei nahe verwandte Arten äußerlich fast gleich aussehen. Bisher war es kaum möglich, auf die Schnelle und durch Laien festzustellen, ob es sich beispielsweise bei einer beim Zoll landenden Lieferung um eine geschützte oder ungeschützte Variante handelt. Nahezu unmöglich aber wird es, wenn es um pulverisierte Pflanzenbestandteile geht, wie häufig in der chinesischen Medizin. Ohne aufwändige Analysen lässt sich kaum mehr rekonstruieren, aus welcher Pflanze das Pulver stammt.

Ein Gen als Identitäts-Marker

Doch jetzt haben Wissenschaftler des Imperial College London Department und des Königlich-Botanischen Garten in Kew unter Leitung von Vincent Savolainen eine elegante und überraschend einfache Lösung für dieses Problem gefunden, wie sie in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences” berichten. Sie stießen darauf, als sie zwei große genetische Feldstudien durchführten, eine an diversen Orchideenarten im Regenwald von Costa Rica, eine an Bäumen und Büschen des Krüger-Nationalparks in Südafrika.

Bei Vergleich der Gensequenzen entdeckten die Wissenschaftler, dass sich ein bestimmtes Gen – matK – zwar zwischen Pflanzen verschiedener, auch nahe verwandter Arten unterschied, innerhalb einer Art jedoch immer gleich war. Mithilfe dieses Gens stellte sich heraus, dass zwei zuvor für eine Orchideenart gehaltene Populationen in Wirklichkeit zu zwei verschiedenen Arten gehören. Die Wissenschaftler identifizierten allein 1.600 Orchideenarten auf der Basis von matK – eine Menge, die mit herkömmlichen Methoden in so kurzer Zeit niemals hätte erreicht werden können. Ähnliches erfolgte mit den Bäumen und Sträuchern, die im Rahmen der Krüger-Park Studie bestimmt wurden.

Mobiler Decoder für Flughäfen und Häfen

Die bisher gewonnenen matK-Sequenzen sammelten die Wissenschaftler in einer Datenbank. Sie sehen in ihr den Grundstock für ein globales Archiv, in dem so viele „Barcodes“ von Pflanzenarten wie möglich vorgehalten werden und für schnelle Vergleiche herangezogen werden können. „Es gibt so viele Umstände, in denen die traditionelle taxonomische Identifikation von Pflanzenarten nicht parktisch ist“, erklärt Savolainen. „Sei es in Häfen oder Flughäfen bei der Kontrolle, ob Arten illegal eingeführt werden oder aber in Regionen wie Costa Rica, wo die schiere Reichhaltigkeit allein einer Pflanzengruppe ein akkurates Katalogisieren schwierig macht.“

Noch sei die technische Anwendung einige Jahre entfernt, so Savolainen, aber der potenzielle Nutzen des matK-Gens sei jetzt schon absehbar. „In Zukunft möchten wir diese Idee eines genetischen Barcodes in ein tragbares Gerät überführen, dass in jede Umwelt mitgenommen werden kann, schnell und leicht jede Pflanzenprobe auf ihre matK-DANN analysieren kann und dann dieses Ergebnis mit einer großen Datenbank vergleicht“, so Savolainen. „Das ermöglicht eine nahezu sofortige Identifizierung.“

Zwar wird das matK-Gen allein vermutlich nicht zur Identifizierung aller Pflanzenarten der Erde ausriechen, da es einige wenige Gruppen gibt, bei denen Kreuzungen und Hybridisierungen die Unterschiede verwischt hat. Hier würde dann zusätzliche genetische Information benötigt. Dennoch sehen auch Umweltpolitiker in der Entdeckung einen großen Nutzen, wie Joan Ruddock, britische Ministerin für und Artenvielfalt erklärt: „Das ist ein großer Durchbruch, der viele gefährdete Pflanzenarten retten könnte.“

(Imperial College London, 06.02.2008 – NPO)