20 Eine Pflanzenzelle besitzt drei verschiedene Genome

Zusammenfassung

Pflanzenzellen enthalten drei Genome: je ein Genom im Zellkern, in den Mitochondrien und in den Plastiden. Die Größe der Genome wird in Basenpaaren (bp) angegeben. In Tabelle 20.1 sind die Größe der drei Genome in drei Pflanzenspezies und im Vergleich dazu die der zwei Genome des Menschen aufgeführt. Aus den Plastiden der Landpflanzen und der meisten Algengruppen (Chlorophyta, Rhodophyta, Phaeophyta, Bacillariophyceae) lassen sich zirkuläre DNA-Moleküle, die das ganze Plastom umfassen, isolieren, während die DNA der Dinoflagellaten in der Regel subgenomische Zirkel (Minizirkel) sind. Für Pflanzen und Algen gilt aber auch, dass ein großer Teil der Plastiden-DNA als lineare Moleküle – mit mehr als einer Genomgröße – existieren kann, sodass eine Mischung aus zirkulären Molekülen mit einer Genomgröße und lineare Molekülen unterschiedlichen Komplexitätsgrades vorkommen. Für die Mitochondrien der Pflanzen scheinen dagegen zirkuläre Moleküle einer Genomgröße selten zu sein und lineare Moleküle unterschiedlichen Komplexitätsgrades eher zu überwiegen. Somit kommen in Plastiden und Mitochondrien häufig mehrere Kopien von Genen vor. Diese Kopien werden bei der Vermehrung der Organellen durch Teilung auf die Tochterorganellen statistisch verteilt. Die Plastiden und Mitochondrien, die in einer Zelle in jeweils größerer Anzahl vertreten sind, werden bei der Zellteilung wiederum statistisch auf die beiden Tochterzellen verteilt. Auf diese Weise wird in einem zumeist mütterlichen Erbgang die genetische Information der Mitochondrien und Plastiden durch die Weitergabe einer sehr großen Anzahl von Genkopien von Generation zu Generation vererbt. Die große Anzahl der vererbten Genkopien bietet auch bei dem asexuellen Erbgang einen Schutz vor Mutationen. Der Aufbau der Plastiden- und Mitochondriengenome wird in den Abschnitten 20.6 und 20.7 näher behandelt.