Polyploide Pflanzen in Ostalpen nehmen mit Höhe ab

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Innsbruck hat die Verbreitung polyploider Pflanzen in den Ostalpen untersucht. Das Ergebnis widerspricht bisherigen Erwartungen: Mit steigender Seehöhe nimmt der Anteil dieser Pflanzen ab.

Polyploide Pflanzen verfügen über mehr als zwei Chromosomensätze. Während Menschen und die meisten Tiere diploid sind, besitzen viele Pflanzen drei, vier, sechs oder noch mehr Chromosomensätze. Peter Schönswetter ist Universitätsprofessor für Botanik an der Universität Innsbruck. Er erklärt: „Auch zahlreiche wichtige Kulturpflanzen sind polyploid – Weizen beispielsweise besitzt sechs Chromosomensätze.” (Polyploid heißt: Die Pflanze hat mehr als zwei Chromosomensätze.)

Durch die zusätzlichen Kopien des Erbguts können sich Gene verschieden weiterentwickeln. Teresa Zeni ist Erstautorin der Studie und Doktorandin in der Arbeitsgruppe von Schönswetter. Sie sagt: „Polyploide Pflanzen sind dadurch häufig anpassungsfähiger und können plastischer auf unterschiedliche Umweltbedingungen reagieren.”

Umfangreiche Datenerhebung in den Alpen

Das internationale Forschungsteam – neben der Universität Innsbruck waren auch Wissenschaftler:innen der Universitäten Wien, Prag und Budweis beteiligt – sammelte entlang von 101 Höhentransekten rund 42.000 Proben von Blütenpflanzen in den Ostalpen. Alle Proben wurden auf ihre Ploidiegrade untersucht.

Aus globalen Untersuchungen ist bekannt, dass der Anteil polyploider Pflanzen in Richtung höherer Breitengrade zunimmt. Die Vermutung lag nahe, dass ein ähnliches Muster auch innerhalb eines Gebirges zu beobachten sein müsste: Je höher und damit kälter der Standort, desto häufiger sollten polyploide Pflanzen auftreten.

Gegenteiliges Ergebnis überrascht Forscher

Die Daten aus den Ostalpen zeigen jedoch genau das Gegenteil. Mit zunehmender Seehöhe nimmt der Anteil polyploider Pflanzen ab. „Das hat mich tatsächlich überrascht. Aus der Arktis wissen wir, dass der Anteil an Polyploiden mit zunehmendem Breitengrad steigt – zumindest in Gebieten, die während der Eiszeiten vergletschert waren“, erklärt der Botaniker.

Dieses zunächst widersprüchlich erscheinende Ergebnis lieferte einen wichtigen Hinweis: Möglicherweise ist nicht die heutige Temperatur der entscheidende Faktor, sondern die Geschichte der Pflanzen seit der letzten Eiszeit.

Eiszeitliche Refugien prägen heutige Verteilung

Im Pleistozän bedeckten Gletscher große Teile der Alpen. Zahlreiche Pflanzenarten überdauerten in eisfreien Rückzugsgebieten, sogenannten Refugien, vor allem am westlichen, südlichen und östlichen Alpenrand. Als die letzte Eiszeit vor weniger als 20.000 Jahren endete, breiteten sie sich von dort aus erneut in die Alpen aus.

Genau diese Wanderung spiegelt sich in der heutigen Verteilung der Polyploiden (Pflanzen mit mehr als zwei Chromosomensätzen) wider: Unterhalb der Waldgrenze wächst ihr Anteil, je weiter man sich von den einstigen eiszeitlichen Refugien entfernt. Am deutlichsten tritt dieser Zusammenhang bei Pflanzen mit eingeschränkter natürlicher Ausbreitungsfähigkeit zutage.

„Je weiter Pflanzen im Zuge der nacheiszeitlichen Wiederbesiedlung der Alpen wandern mussten, desto höher wird der Anteil an Polyploiden“, erklärt Teresa Zeni. „Das deutet darauf hin, dass Polyploidie einen Vorteil bei der Ausbreitung bieten kann – nicht aber zwangsläufig bei der Toleranz gegenüber extremen Umweltbedingungen in großen Höhen.“

Datensatz ermöglicht weitere Forschung

Für Teresa Zeni war die Untersuchung ein wichtiger Teil ihrer Doktorarbeit an der Universität Innsbruck. Sie hat sehr viele Pflanzen untersucht. Darum ist der Datensatz auch über diese Veröffentlichung hinaus wertvoll.

Zeni sagt: „Wir konnten Pflanzen aus praktisch allen Gebirgen der Ostalpen erfassen und ihre Genomgröße beziehungsweise ihren Ploidiegrad bestimmen. Dieser Datensatz eröffnet uns noch zahlreiche weitere Fragestellungen – von der Evolution einzelner Artengruppen bis hin zur Beschreibung bislang übersehener Arten.” Mit einigen dieser Fragen beschäftigen sich schon jetzt Masterarbeiten an der Universität Innsbruck.

Relevanz für Klimawandel-Forschung

Auch mit Blick auf den Klimawandel ergeben sich neue Forschungsfragen. Polyploide Pflanzen können aufgrund ihrer höheren genetischen Variabilität und oftmals kräftigeren Wuchsform potenziell konkurrenzfähiger sein als ihre diploiden Verwandten. Gleichzeitig führt die Erwärmung dazu, dass sich die Vegetation in den Alpen zunehmend in größere Höhen ausbreitet.

„Eine spannende Frage ist deshalb, ob polyploide Pflanzen beim gegenwärtigen ‚Vergrünen' der Alpen einen Vorteil gegenüber ihren diploiden Verwandten haben werden“, sagt Schönswetter.

Quelle: https://www.uibk.ac.at/de/newsroom/2026/eiszeit-pragt-verbreitung-polyploider-alpenpflanzen