Cytoplasmatische Vererbung: die Gene außerhalb des Zellkerns

Kurz gesagt

Nicht alle Gene einer Pflanze sitzen im Zellkern. Ein kleiner Teil liegt in zwei Zellbestandteilen außerhalb davon, in den Chloroplasten und den Mitochondrien. Diese Gene werden bei den meisten Pflanzen nur über die Mutter weitergegeben. Das nennt man cytoplasmatische Vererbung.

Zwei getrennte Genome in einer Zelle

Chloroplasten und Mitochondrien tragen eigene, kleine Erbgut-Ringe, unabhängig vom großen Genom im Zellkern. Sie stammen entwicklungsgeschichtlich von eingewanderten Bakterien ab und haben ihre eigene DNA behalten. Weil diese Genome getrennt vom Zellkern vererbt werden, folgen sie anderen Regeln als die klassische Mendel-Vererbung.

Warum meist nur die Mutter sie weitergibt

Bei der Befruchtung steuert die Eizelle nahezu die gesamte Zellflüssigkeit bei, der Pollen praktisch nur den Zellkern. Mehrere Mechanismen sorgen dafür, dass die väterlichen Organellen außen vor bleiben: Plastiden werden schon bei der Pollenbildung ausgeschlossen, ihre DNA wird abgebaut, oder die väterlichen Organellen werden nach der Befruchtung beseitigt. Das Ergebnis ist dasselbe, die Nachkommen erben Chloroplasten und Mitochondrien fast nur von der Mutter.

In Zahlen: Über 80 % der Blütenpflanzen-Gattungen vererben ihre Chloroplasten-DNA streng maternal, und die Mitochondrien-DNA wird bei den bisher untersuchten Blütenpflanzen durchweg maternal weitergegeben.

Die Regel hat Ausnahmen

Streng maternal heißt nicht ausnahmslos. Bei einigen Arten wie der Nachtkerze ist die Vererbung von Natur aus biparental. Und selbst bei sonst streng maternalen Arten wie Tabak kann unter Kältestress während der Pollenbildung ein kleiner väterlicher Anteil durchkommen, die sogenannte paternale Leckage. Die maternale Regel ist also die Norm, kein Naturgesetz.

Warum das für die Praxis zählt

Weil diese Genome nur einer Linie folgen, taugen sie als Marker für die Mutterlinie. In Herkunfts- und Verwandtschaftsanalysen nutzt man die Chloroplasten-DNA genau dafür. Für das Aroma spielt sie dagegen keine Rolle, denn die Gene für Terpene und Cannabinoide liegen im Zellkern, nicht in den Organellen.