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Mikroskopie Meiose live und in Farbe: Reifeteilung in-vivo beobachtet

| Autor/ Redakteur: Maria Latos* / Dr. Ilka Ottleben

Die Reifeteilung der Keimzellen, auch Meiose genannt, ist von fundamentaler Bedeutung für alle sich sexuell fortpflanzenden Organismen – auch uns Menschen. Störungen haben dramatische Auswirkungen auf die Nachkommen. Trotz dieser großen Bedeutung sind viele Meiose-Prozesse bis heute unverstanden. Nun ist es einem Forscherteam gelungen die Meiose leive und im lebenden Organismus zu beobchten.

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​Staubbeutel-Hälften einer Arabidopsis-Blüte. In ihnen liegen die Zellen, welche die Meiose durchlaufen. Damit die verschiedenen Zellbausteine besser sichtbar sind, wurden sie fluoreszierend markiert.
​Staubbeutel-Hälften einer Arabidopsis-Blüte. In ihnen liegen die Zellen, welche die Meiose durchlaufen. Damit die verschiedenen Zellbausteine besser sichtbar sind, wurden sie fluoreszierend markiert.
(Bild: UHH/Schnittger)

Hamburg– Die Reifeteilung, auch Meiose genannt, ist von essenzieller Bedeutung für alle sich sexuell fortpflanzenden Organismen, denn sie erfüllt zwei wichtige Aufgaben: Sie halbiert den Chromosomensatz und trägt zur genetischen Vielfalt bei. Üblicherweise ist bei den meisten Organismen jedes Gen zweimal im Genom vorhanden – einmal auf einem Chromosom, was sie von der Mutter erhalten haben und einmal auf dem väterlichen Chromosom. Damit der Chromosomensatz von Generation zu Generation nicht verdoppelt wird, muss dieser während der Meiose halbiert werden.

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Entwicklungsbiologen Prof. Dr. Arp Schnittger vom Fachbereich Biologie hat nun eine Methode zur Beobachtung der Reifeteilung in der Pflanze entwickelt.

Fundamentale Bedeutung der Meiose

Störungen in der Meiose haben meist dramatische Auswirkungen auf die Nachkommenschaft und führen zum Beispiel zu Fehlbildungen. „Trotz der großen Bedeutung für zahlreiche Organismen sind noch viele Prozesse in der Meiose unklar“, sagt Prof. Arp Schnittger. „Mit unserem System zur Lebendbeobachtung können wir nun viel genauer in die molekularen Mechanismen der Meiose schauen.“

Für ihre Untersuchungen verwendeten die WissenschaftlerInnen die Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) und führten sogenannte Reporter und Marker in den Organismus ein, welche die DNA und andere Komponenten in verschiedenen Farben sichtbar machten. Anschließend untersuchte das Team die Organismen mithilfe eines konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops und konnte insgesamt elf immer wiederkehrende Zustände in den verschiedenen Stadien der Meiose identifizieren. Diese unterscheiden sich voneinander und treten immer in der gleichen Reihenfolge in jeder Zelle auf, welche die Meiose durchläuft.

Entstehung von Mutationen besser verstehen

Das von der Gruppe entwickelte System ermöglicht damit eine genaue Bestimmung der verschiedenen Stadien der Meiose. Das tiefere Verständnis über den Ablauf der Reifeteilung könnte unter anderem dazu beitragen, die Entstehung von Mutationen besser zu verstehen und neue Möglichkeiten im Bereich der Pflanzenzüchtung eröffnen.

Originalpublikation: Maria Ada Prusicki, Emma Mathilde Keizer, Rik Peter van Rosmalen, Shinichiro Komaki, Felix Seifert, Katja Müller, Erik Wijnker, Christian Fleck and Arp Schnittger: Live cell imaging of meiosis in Arabidopsis thaliana. eLife 2019;8:e42834. DOI: 10.7554/eLife.42834

* M. Latos: Universität Hamburg, Dekanat für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, 20148 Hamburg

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