SCHATZSUCHE IN DER KARTOFFELVERWANDTSCHAFT - EINE PUBLIKATIONSREIHE DER WISSENSCHAFTSSCHEUNE
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Eine Publikationsreihe der Wissenschaftsscheune (WiS) : : : Heft 5, Juni 2012
nA
lacto
ar pa Atropin
c
Ixo
Schatzsuche in der
Kartoffelverwandtschaft
Schatzsuche
in der
Kartoffelverwandtschaft
2 WiS Begierig ::: Juni 2012 ::: Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft
Inhalt
1 3
2 4
Woher der Name Was ist Wie wird Wo finde ich
und was meint er? Verwandtschaft? Verwandtschaft diese Schätze?
gemessen?
E Seite 4 E Seite 5 E Seite 8 E Seite 9
Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft :::Juni 2012 ::: WiS Begierig 3
Hallo,
da bin bin wieder, dein Budo.
Heute will ich mit dir auf Schatzsuche
gehen, auf Schatzsuche in der Kartof-
felverwandtschaft, den Solanaceae
oder wie wir sie nennen:
die Nachtschattengewächse.
Welch ein komischer Name.
Woher der Name und
was meint er?
1
F
ragen wir doch einfach
Pflanzen verursachen. se verwachsenen Kronblättern, fünf
Wikipedia.
Staubblättern und meist zwei mitein-
Die Herkunft des wissenschaftli- ander verwachsenen Fruchtblättern.
Der Name Nachtschatten chen Namens, Solanaceae, ist ebenso Die Früchte der Nachtschattenge-
leitet sich vom althochdeut- wie die des deutschen Namens nicht
schen nahtscato bzw. mittelhochdeut- geklärt. Die Verbindung zum lateini-
schen nahtschade ab. Für die Deu- schen sol (Sonne), die von einigen
tung des Namens gibt es mehrere Autoren genannt wird, ist laut Helmut
Theorien. Zum einen könnten mit Genaust nicht anzunehmen, wahr-
„nächtlicher Schatten“ die dunklen scheinlicher ist die Ableitung vom
Beeren des Schwarzen Nachtschat- lateinischen solari (trösten, lindern),
tens gemeint sein, andererseits ist was auf die medizinische Wirkung
auch die medizinische Wirkung der geringer Dosen von Nachtschattenge-
Pflanzen eine mögliche Herleitung. wächsen hinweisen könnte.
Otto Brunfels schreibt 1532 in seinem
Contrafayt Kreüterbuch: „Diß kraut Hier ein paar Fakten, damit du
würt auch sonst gebraucht, wider die dich orientieren kannst, wie komplex
schäden die die hexen den leuten die Schatzsuche vielleicht noch wird.
zufügen, und das uff mancherley Die Familie der Solanaceae um-
weiße, noch gelegenheit des widerfa- fasst etwa 90 bis 100 Gattungen mit
renden schadens, nicht on sonderli- ca. 2500 bis 3000 Arten.
che supersticion und magia. Würt Die größte Gattung mit annähernd
deßhalb in sonderheyt Nachtschatt 1000 Arten ist Solanum, der Nacht-
genannt.“ Johann Christoph Adelung schatten, zu denen auch die Kartoffel
(1808) sieht den Ursprung des Na- gehört (1).
mens in Verbindung mit den Kopf- Charakteristische Merkmale sind
schmerzen (Schaden), welche die vor allem die fünfzähligen Blüten mit
nachts stark duftenden Blüten der verwachsenen Kelchblättern, teilwei- (1) Bittersüßer Nachtschatten
4 WiS Begierig ::: Juni 2012 ::: Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft
wächse sind meist Beeren oder
Kapselfrüchte.
Die weltweit verbreiteten Familien-
mitglieder unterscheiden sich sehr in
der Größe. Sie reicht von wenigen cm
bis über 10 m (2).
Wenn so viele Arten zu einer
Familie gehören, wie sind sie dann
miteinander verwandt?
2
(2) Nachtschattengewächse unterschiedlicher Größe; von links: Calibrachoa parviflora,
Salpiglossis sinuata, Nicotiana tabacum, Solanum betaceum, Brugmansia aurea
Was ist Verwandtschaft?
I
ch weiß nicht, ob du Geschwis- über Gattungsgrenzen hinweg aus. und homozygot, also reinerbig, dann
ter hast, die wären normaler- 3. Pflanzen sind nicht immer diploid. sind die Nachkommen genetisch alle
weise mit dir verwandt. Deine identisch und damit zu 100% mitein-
Erbinformation stammt je zur Du erinnerst dich an eine Blüte? ander verwandt, ein genetischer Klon.
Hälfte von deiner Mutter und Würde sich nichts ändern, dann
deinem Vater. Das gilt auch für deine Sie besteht aus 4 Organkreisen, wären diese Pflanzen evolutionsbio-
Geschwister. Ihr seid genetisch die den so genannten Wirteln (3). Der logisch am Ende, sie könnten sich
engsten Verwandten. Deine Kinder innerste Wirtel trägt das weibliche nicht an neue Gegebenheiten (Um-
sind natürlich dann auch zur Hälfte Fruchtblatt (Gynaeceum) und damit welten) anpassen.
mit dir verwandt und so kannst du die Eizellen. Der sie umgebende Aber wir wissen ja bereits (siehe
das fortspinnen (gedanklich weiter- zweite Wirtel trägt die Staubblätter, Heft 4 von WiS Begierig), dass Mutati-
führen). die Antheren, sie enthalten den onen stattfinden und die Evolution
Je weiter du in den Generationen männlichen Pollen. Beide Sexualorga- antreiben.
fortschreitest, um so stärker nimmt ne werden umschlossen von den oft
der Verwandtschaftsgrad mit dir ab, gefärbten Kronblättern (3. Wirtel) und Im Laufe der Zeit werden also viele
so dass schlussendlich alle Menschen diese wiederum von den grünen Mutationen akkumulieren und
zu einem gewissen Grad miteinander Kelchblättern (4. Wirtel). genetische Vielfalt innerhalb dieser
verwandt sind, sie bilden also eine Pollen fällt auf die Narbe des Art bewirken und einzelne an ihre
Art: Homo sapiens. Gynaeceums, der Pollenschlauch jeweiligen Umwelten angepasste
wächst aus und entlässt Spermazel- Populationen bilden. Sie werden nicht
Bei Pflanzen ist das recht ähnlich, len, wovon eine die Eizelle befruchtet. mehr reinerbig sein sondern hetero-
allerdings treten hier einige Komplika- Schlussendlich wird Samen zygot. Räumliche Trennung könnte so
tionen auf: gebildet und eine neue Generation letztendlich zu einer neuen Art
1. Pflanzen können selbstbefruch- beginnt. führen.
tend sein, Für eine Erstbesiedlung, z. B. einer
2. Pflanzen achten nicht immer auf Insel, sind derartige Pflanzen bestens Aber wie ist eine Art definiert?
Artgrenzen, gelegentlich tauschen geeignet. Von den vielen recht unterschiedli-
sie auch Erbinformation selbst War die Ausgangspflanze diploid chen Definitionen sei hier eine heraus-
Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft :::Juni 2012 ::: WiS Begierig 5
gegriffen, der „Biologische Artbegriff“
(Ref.1):
„Eine Art ist eine Gruppe natürlicher
Populationen, die sich untereinander
kreuzen können und von anderen
Gruppen reproduktiv isoliert sind.“
Bleibt es bei der Selbstbefruchtung,
dann wären alle oben angeführten
Populationen separate Arten.
Glücklicherweise haben wir ja
Bienen, die Nektar einsammeln und
dabei natürlich auch Pollen verteilen (3) Blütenorgane einer zweikeimblättrigen Pflanze
und auf diese Art und Weise auch
austesten, ob sich unsere Selbstbe- kreuzbar sind. Das wurde vielfach Es gibt zwei Unterarten von
fruchter auch miteinander kreuzen ausgenutzt, um Resistenzen gegen- Solanum tuberosum:
können, d.h. ob Pollen der einen über Schädlingen und Krankheiten andigena (aus den Anden) und
Pflanze auch zur Befruchtung der von den Wildarten in die Kultursorten tuberosum (aus Chile). Die aus den
anderen Pflanze führen kann. zu übertragen. Anden stammende Kartoffel ist eine
Kurztagpflanze, angepasst an die Orte
In der Tat, Selbstbefruchtung ist Das wollte ich genauer wissen. Am ihrer Entstehung, den Gebirgsregio-
nicht unvermeidlich, die vielen nächsten Morgen ging ich daher nen in Äquatornähe, sowie an tropi-
Mutationen haben auch dieses wieder in die Uni-Bibliothek, wo ich sche Regionen. Die chilenische
System durchlöchert. Vom Selbst- schnell einen Artikel von Spooner und Untergruppe tuberosum ist hingegen
zum Fremdbefruchter bedarf es Mitarbeiter fand (Ref.2), die die eine Langtagpflanze der höheren
relativ weniger Veränderungen, z.B. Verwandtschaftsbeziehungen inner- Regionen von Südchile, besonders
eine kleine Wachstumsverzögerung halb der Kartoffeln molekular bear- des Chiloë Archipels (rot), der als ihr
bei den Antheren, so dass sie unter- beitet haben. Sie beschreiben klar Ursprungsort gilt (4). Auf dieser
halb der Narbe des Gynaeceums und deutlich, dass die Kartoffel nicht kleinen Inselgruppe ist die Vielfalt der
enden (3). In dieser Situation sind nur aus vielen verschiedenen Arten Kartoffel besonders groß; über 400
Pollen, die von z.B. Insekten hereinge- zusammengesetzt ist, wie lange Zeit Sorten und Arten werden hier regis-
bracht werden erfolgreich. angenommen wurde, sondern einen triert. Wie die molekulare Analyse
Kreuzung führt zur stärkeren monophyletischen Ursprung hat, also jedoch ergibt, hatten diese beiden
Durchmischung der Gene. nur einmal aus einem Vorläufer Arten einen gemeinsamen Vorfahren
hervorgegangen ist. aus dem südlichen Peru.
Jetzt ist eine Situation erreicht, die
ähnliche Verwandtschaftsverhältnis- Worauf beruht dann die Diskre- Jetzt aber will ich einen klaren Fall
se bewirkt, wie die, die wir im Human- panz zu den älteren Behauptungen? sehen, in dem tatsächlich die Artgren-
bereich bereits kennen: eine Art, ze übersprungen wird. Ich erinnere
diploid und heterozygot. Sollte die oben angegebene mich des 1. Heftes von WiS Begierig,
Definition einer Art zutreffen, dann in dem von der Domestikation des
Sonst noch was? wären viele „Wildarten“ der Kartoffel Weizens die Rede war.
überhaupt keine Arten, sondern Der hexaploide Weizen mit den
Ja. Varietäten (Populationen), zugegebe- Genomen AA, BB und DD hatte
nermaßen mit recht unterschiedli- mindestens zweimal die Artgrenze
Weltweit existieren etwa 5.000 chen Merkmalen. Genau das scheint übersprungen.
Kartoffelsorten, 3.000 alleine in den auch das Ergebnis der molekularbio- Einmal bei der Kreuzung von
Anden, hauptsächlich in Peru, logischen Untersuchung anzudeuten. Triticum urartu (AA) x T. speltoides
Bolivien, Ekuador, Chile und Kolum- (BB) zum tetraploiden T. dicoccoides
bien. (AABB), dem wilden Emmer.
Sie repräsentieren 8 oder 9 Arten, Zur genauen Abklärung und zur Bei der zweiten Kreuzung ging es
je nach Definition der Art. Neben den „Bereinigung“ der Artendefinition sogar über Gattungsgrenzen hinweg:
5.000 kultivierten Sorten gibt es etwa innerhalb der Kartoffel bleibt aller- T. dicoccum (AABB), der Kulturem-
200 wilde Arten oder Unterarten, von dings noch viel zu tun. mer, mit Aegilops squarrosa (DD), dem
denen viele mit den Kultursorten Gänsefußgras zum heutigen
6 WiS Begierig ::: Juni 2012 ::: Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft
(4) Chiloë Archipel und Kartoffelvielfalt
vom diploiden mit 24 Chromosomen, Nachdem du nun fast alles über
hexaploiden Dinkel, T. spelta triploiden (36), tetraploiden (48) bis die Systematik einer Familie weißt,
(AABBDD). zum pentaploiden (60) Chromoso- möchtest du nun sicher wissen, wie
mensatz. Verwandtschaftsverhältnisse gemes-
Diese Arten tauschten keineswegs sen werden.
regelmäßig ihr Erbmaterial aus, nein, Ich habe dir bislang nur etwas
es war ein seltener, wahrscheinlich über eine Art innerhalb der Gattung Na, dann bis morgen.
einmaliger Vorgang. Jedenfalls Solanum berichtet, nämlich S. tubero-
entstehen so auch neue Arten, die sum, der Kartoffel. Die Gattung
dann, wie du siehst, polyploid sind. Solanum hat weitere Arten, etwa die
Tomate oder die Aubergine, insge-
Die Kartoffel ist auch polyploid, samt etwa 1000 verschiedene.
allerdings autotetraploid 2n=4x, d.h. Und das ist erst 1 von ca. 90
sie hat ihren eigenen Chromosomen- Gattungen, die die Familie der Solana-
satz noch einmal verdoppelt, alle ceae ausmachen.
Gene sind demnach vierfach vorhan-
den. Klassische Züchtung und Ver- Jetzt weißt du wie die Mitglieder
mehrung über Samen sind daher einer Pflanzenfamilie heißen: Arten
schwierig. Glücklicherweise kann und Gattungen.
diese Art, wie viele Knollengewächse, Der wissenschaftliche Name einer
auch vegetativ vermehrt werden. Pflanze beginnt immer mit dem
Gattungsnamen (großer Anfangs-
Der Ploidiegrad schwankt sowohl buchstabe), gefolgt vom Artnamen
innerhalb der wilden als auch kulti- (kleiner Buchstabe), das Ganze kursiv
vierten „Kartoffelarten“ sehr stark geschrieben.
Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft :::Juni 2012 ::: WiS Begierig 7
Wie wird
3
Verwandtschaft
gemessen?
G
uten Morgen! Gut ge-
schlafen? Na, dann mal
los.
Heute würde man
„next generation sequencing“ mit
Hilfe von Automaten wählen, eine
Methode der Totalsequenzierung von
kleinen DNA-Fragmenten und viel
Computer Power dahinter. Aber ich
möchte dir das Problem doch lieber
an einer etwas einfacheren, wenn
auch nicht mehr ganz neuen Metho-
de erläutern: AFLP (Amplified
Fragment Length Polymorphism).
(5) Schema einer Stammbaumerstellung
DNA von Individuen einer Art wird
mit einem Restriktionsenzym ge- Stellt A, bestehend aus 11 Banden, allerdings wesentlich mehr Banden
schnitten und Adaptoren spezifischer die Referenz dar, dann enthält die aus wesentlich mehr Individuen zu
Sequenz werden an beide Enden der Probe B 10 und die Probe C 8 identi- analysieren (6).
Fragmente ligiert, so dass in einem sche Banden. B ist demnach näher Wir sehen hier auch klar, dass die
weiteren Schritt nun die Vermehrung verwandt mit A als C, daher ist der rot bioinformatische Analyse dieser
der Fragmente mittels der Polymera- umrandete Stammbaum der richtige. Daten dann auch anspruchsvoller
se-Kettenreaktion (PCR) erfolgen wird, aber heute mit geeigneter
kann. Derart wird ein Teil der Frag- Für eine Stammbaumanalyse sind Software angegangen werden kann.
mente millionenfach vermehrt und
kann dann mittels der Gel-Elektropho-
rese nach Längen aufgetrennt wer-
den.
Vergleicht man nun derartig
hergestellte PCR Präparate verschie-
dener Individuen unterschiedlicher
Populationen einer Art, dann findet
man identische und unterschiedlich
lange Banden. Je größer die Zahl der
identischen Banden zu einem Ver-
gleichspräparat ist, umso enger ist die
Verwandtschaft mit dieser Referenz.
Hier ein Gedankenbeispiel (5). (6) PCR-Analyse von Kartoffelsorten
8 WiS Begierig ::: Juni 2012 ::: Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft
Natürlich können auch DNA-
Sequenzen zur Erstellung der Ver-
wandtschaftsverhältnisse verwendet
werden.
Ein Stammbaum von 26 der ca. 90
Gattungen der Solanaceae ist hier zu
sehen (7), den rot eingefärbten Teil
kannst du im Schaugarten der WiS
durchwandern und nach Schätzen
durchstöbern.
Wie ist es, bist du bereit für die zu
hebenden Schätze?
Zunächst einmal müssen wir uns
darüber einig werden, was ein Schatz
sein soll.
Der Einfachheit halber schlage ich
daher „Brauchbares“ vor. Das bein-
haltet:
Essbares, Schönes, Giftiges und sogar
Heilsames.
(7) Stammbaum einiger Solanaceae mit Ipomoea (Convolvulaceae) als Referenz
4 Wo finde ich
diese Schätze?
Essbares Alle Pflanzen, die mit einem * Was ist dann mit Süßkartoffeln
E
markiert sind, findest du in der WiS. (Ipomoea batatas)?
ssbares ist zu unterteilen Nein, die gehören zu den Convolvula-
in: Grundnahrungsmittel, Fangen wir da an, wo wir vorhin ceae (Windengewächse).
Gemüse, Gewürze und aufgehört haben, mit der Kartoffel*.
Obst, also wirklich Lecke- Was du mit diesem Schatz anfangen Aber einige interessante Gemüse
res. kannst, ist in Heft 3 von „WiS Begie- gehören dazu. Tomaten, Paprika und
rig“ angedeutet und daher dort Auberginen sind ja bestens bekannt,
nachzulesen. Ansonsten haben wir daher hier nur in Kürze:
bei den Nachtschattengewächsen
keine weiteren Grundnahrungsmittel.
Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft :::Juni 2012 ::: WiS Begierig 9
(8) Tomate (9) Paprika, Chili
Tomate* (Solanum lycopersicum) Capsaicin verursacht. Anders als die Obst:
kommt aus Süd- und Mittelamerika, Stoffe, die die Geschmacksnerven auf
wobei die Wildformen von Nordchile der Zunge reizen, und damit für die Pepino
bis Venezuela zu finden sind. Tomate Geschmacksempfindungen süß, oder
leitet sich von Xitomatl (Nahuatl, sauer, salzig, und bitter verantwort- Birnenmelo-
Sprache der Azteken) ab. Die große lich sind, wird durch Capsaicin und ne (Solanum
Arten-Vielfalt spiegelt sich auch im dessen verwandte Stoffe ein Hitze- muricatum),
Geschmack wieder. bzw. Schmerzreiz verursacht. Je mehr stammt aus
Capsaicin eine Chili enthält, desto Südamerika.
Paprika, Chili* (Capsicum bacca- schärfer ist sie. Die ab etwa 1950 in Sie
tum) aus Süd- und Mittelamerika Ungarn gezüchteten süßen oder schmeckt
kommend, ist uns als Gemüse sehr milden Paprika enthalten nur wenig süß und erinnert an eine Mischung
vertraut. Capsaicin. Peperoni enthalten etwa 5 aus Melone und Birne, daher ihr
Paprika enthält relativ viel Vita- mal, ungarische scharfe Paprika etwa deutscher Name. Reife Pepinos
min C (0,1–0,4 Gewichtsprozent). 10 mal, Peperoncini etwa 50 mal und können wie Äpfel (mit Schale) geges-
Erstmals dem ungarischen Chemiker sehr scharfe Arten (Tepin, Habanero) sen oder wie Kürbisse zubereitet
Albert Szent-Györgyi gelang es, Vita- etwa 1000 mal so viel Capsaicin wie werden. Sie sind in vielen Märkten
min C aus Paprika in genügender ungarische Paprika. erhältlich.
Menge zu isolieren. Er erhielt dafür
1937 den Nobelpreis für Medizin. Aubergine* (Solanum melongena) Tamarillo* oder Baumtomate
Paprikaschoten enthalten außerdem wurde offensichtlich mehrfach (Solanum betaceum) hat ihren Ur-
viele Flavonoide und Carotine [2]. Die domestiziert, in Afrika aber insbeson- sprung im
Schärfe, die beim Verzehr von Chilis dere auch in Asien, wo sie seit mehr Norden von
wahrgenommen werden kann, wird als 4000 Jahren angebaut wird. Argentinien
durch Stoffe aus der Gruppe der Wenn du Auberginen noch nicht und im
Capsaicinoide, vor allem durch kennen solltest, hier ein Rezept: Süden von
Bolivien.
Zubereitung Neben der
Die Aubergine wird gewaschen, in etwa Verwen-
2 cm dicke Scheiben geschnitten und
dung als
auf ein mit Backpapier belegtes Blech
gelegt. Auf diese Scheiben werden Obst, bei
sowohl jeweils eine Tomaten- als auch der die Tamarillo halbiert und gezu-
Mozzarella-Scheibe gelegt und in den ckert mit einem Löffel gegessen
Backofen geschoben. werden kann, sind weitere Verwen-
dungsmöglichkeiten verbreitet, als
Zutaten für Portionen Das Ganze wird in den vorgeheizten Füllung oder Beilage zu Fleisch, in
1 Aubergine(n) Backofen geschoben und bei 200°C so Brotaufstrichen und verschiedenen
1 Tomate(n), lange gebacken, bis der Käse geschmol-
zen ist.
Süßspeisen, als Marmelade oder in
1 Kugel Mozzarella,
alles in Scheiben geschnitten Chutneys. Sie ist in vielen Märkten
Schmeckt warm und kalt. Guten Appetit!
erhältlich.
(10) Auberginen Rezept
10 WiS Begierig ::: Juni 2012 ::: Schatzsuche in der KartoffelverwandtschaftPhysalis*, auch Andenbeere Vitamin B1, Vitamin B2, Eisen, Kupfer,
genannt (Physalis peruvianum) Nickel, Chrom, Magnesium, Natrium,
stammt aus Kalzium und verschiedene Aminosäu-
Mexico. Wie bei ren sowie Vitalstoffe. Das alles macht
allen Physalis die Goji Beere zu einer der nährstoff-
Arten wird die reichsten Früchte der Welt.
Frucht vom Kelch
eingehüllt. Ihr
Geschmack ist
süßlich. Sie ist (11) Salsa verde
reich an Vitamin C (ca. 11 mg/100 g),
B1, Provitamin A, und Eisen. Physalis
dient nicht nur der Dekoration auf Und zuletzt sei in dieser Kategorie
kalten Buffets, man sollte sie auch der Gemeine Bocksdorn* oder auch
essen. Goji Beere (Lycium barbarum) ge-
nannt, die sich zunehmender Beliebt-
Tomatillo* (Physalis ixocarpa bzw. heit erfreut. Ihre Herkunft ist unklar,
Ph. philadelphica) stammt ebenfalls von Südeuropa bis China wird sie
aus Mexico und ist angetroffen. Traditionell nehmen die
etwa so groß wie Chinesen getrocknete Bocksdornbee-
eine Tomate. Sie ren gegen hohen Blutdruck und
macht die Salsa Blutzucker, bei Augenproblemen, zur
verde aus, eine Unterstützung des Immunsystems
grüne mexikani- und zur Vorbeugung und Behandlung
sche Sauce, die die Schärfe von von Krebs. Goji Beeren enthalten
Chili-Gerichten etwas abmildern soll. unter anderem Vitamin C, Vitamin A,
Schönes:
In dieser Rubrik findest du einige
ornamentale Solanaceen:
Spaltblume* Sp
(Schizanthus grahamii)
Zauberglöckchen* Za
(Calibrachoa parviflora)
Trompetenzunge* Tr
(Salpiglossis sinuata)
Blutrote Engelstrompete BE
(Brugmansia sanguinea)
Südlicher Veilchenstrauch* Ve
(Iochroma australe)
Chinesische Laterne* La
(Physalis alkekengi)
Petunie Pe
(Petunia hybrida)
Ziertabak* Zt
(Nicotiana sanderae)
(12) Ornamentale Nachtschattengewächse
Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft :::Juni 2012 ::: WiS Begierig 11Giftiges und Heilsames:
Solanaceae produzieren eine
große Palette an Alkaloiden, die oft
giftig bis sehr giftig sein können.
Daher empfiehlt es sich keine grünen
Pflanzen- oder Fruchtteile zu konsu-
mieren. Z.B. sind die grünen Beeren
der Kartoffelpflanze giftig, ja selbst
die grünen Teile der ansonsten
köstlichen Kartoffelknollen sind giftig.
Im Folgenden wollen wir einige we-
nige dieser Nachtschattengewächse
kennen lernen.
Es geht los mit einem schweren
Geschütz (13):
„Rauchen kann tödlich sein“
ist auf vielen Zigarettenschachteln zu
lesen.
Das liegt an den vielen Inhaltsstof-
fen der Zigaretten. Die Blätter von
Nicotiana tabacum, dem Tabak, (13) Zigarette und Vision
enthalten unter anderem Nikotin, das
in unserem Körper vielfältige Wirkun-
gen auslösen kann (14).
Der EU-Gesundheitsminister
merkt noch an:
Nachstehend eine vereinfachte
Übersicht über die Wirkung von
Nikotin (Wikipedia.org).
Das sollte genug Warnung vor dem
Rauchen sein.
(14) Vielfalt der Wirkung von Nikotin
12 WiS Begierig ::: Juni 2012 ::: Schatzsuche in der KartoffelverwandtschaftEs gibt auch andere Nachtschat- Andere Nachschattengewächse, Hyoscyamin (a) ist eng verwandt
tengewächse, die es in sich haben, da wie die Giftbeere (Nicandra physalo- mit Scopolamin (b) und Atropin (c),
sie neben Schad- auch Wertstoffe des) enthalten Nicandrenon-1 (16), wie man an den Strukturformeln
enthalten. eine Substanz mit insektizider Wir- leicht erkennen kann. Alle drei
Sie synthetisieren Alkaloide, um kung, deren Totalsynthese im Jahr Substanzen können tödlich wirken,
sich damit gegen Feinde zu schützen. 2000 gelang. bei Atropin z.B. sind das 10-20
Deren Spektrum reicht von höheren Tollkirschen.
über niedere Tiere bis hin zu den
verschiedensten Mikroorganismen. Atropin ist ein Synapsengift, das
die Acetylcholin-Rezeptoren in den
Schlafbeere* (Withania somniferum) Synapsen des Herzens, der Verdau-
Bilsenkraut* (Hyoscyamus niger) ungsorgane sowie der Irismuskulatur
Giftbeere* (Nicandra physalodes) im Auge besetzt. Bei starker Vergif-
Tollkirsche* (Atropa belladonna) tung bedingt die Blockierung der
Stechapfel* (Datura stramonium) Rezeptoren Bewusstlosigkeit und
Tomatillo* (Physalis philadelphica) schließlich den Tod durch Atemläh-
(16) Giftbeere enthält Nicandrenon-1 mung.
Sie alle enthalten Withanolide in
unterschiedlicher Form und Menge, In der Medizin findet Atropin
was den Grad ihrer Giftigkeit oder Anwendung als Parasympatholyti-
Toxizität bestimmt. Und nun ein Abstecher zu den kum, Spasmolytikum und Mydriati-
Namensgebend war Withania Tropan-Alkaloiden: kum, aber auch als Antidot bei
somniferum (Schlafbeere), die in der Neben Withanoliden enthalten Vergiftungen mit Insektiziden und
ajurvedischen Medizin Indiens Bilsenkraut, Stechapfel und Toll- Pestiziden. Vor Einführung der
verwendet wird. Withania enthält kirsche zusätzlich unterschiedliche modernen Psychopharmaka wurde
Withaferin A (15). Bereits im alten Mengen an Hyoscyamin, Scopola- Hyoscyamin in der Psychiatrie zur
Ägypten wurde Withania wegen min und Atropin (17). Behandlung von Erregungszuständen
seiner entzündungshemmenden eingesetzt.
Wirkung geschätzt, wie die Halskette
von Tutanchamun nahelegt.
Withaferin A
(15) Vom alten Ägypten bis zur Jetztzeit
Die Schlafbeere wird unter ande-
rem bei Altersgebrechen, Impotenz,
bei Entzündungen, als Tonikum und
bei Schlaflosigkeit eingesetzt. (17) Gifte und Heilsames
Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft :::Juni 2012 ::: WiS Begierig 13Aufgrund seiner Wirkungen muss Welcher Schatz ist denn dein
Atropin im Notfalldepot einer jeden Favorit?
Apotheke in ausreichenden Mengen
vorhanden sein.
Wie du weißt, stammt Atropin aus
der Tollkirsche und falls am Auge
appliziert, erweitert es die Pupillen, (19) Ixocarpalacton A
Vielleicht solltest du noch beden-
was zu Zeiten von Casanova bei den ken, dass auch einzelne Gene den
Damen als Schönheitsideal galt, Wert einer Pflanze beträchtlich
Während meiner Recherchen, du verändern können.
weißt ja wo und wie, stieß ich So zum Beispiel ein Gen, das vor
auf eine Fülle von Veröffentlichun- Krankheitsbefall oder Dürre schützt.
gen, die sich mit Withanoliden aus Schönheit hat für einige Menschen
Withania-Arten und ihren Wirkun- auch ihren Preis. Natürlich sind
gen beschäftigten. Offensichtlich Pharmaka für uns von erheblicher
gibt es noch viele Schätze unter den Bedeutung und die sekundären
Nachtschattengewächsen zu he- Stoffe der Pflanzen sind oft ihre
(18) Atropa “bell’uomo”
ben. Vorbilder.
Das Interesse der forschenden
daher der Name Atropa belladonna. Pharmaindustrie ist riesengroß. In jedem Fall: Viel Spaß bei der
Als Mydriatikum stellt es natürlich Auswahl.
auch beim Mann die Pupillen weit In der WissenschaftsScheune
(18). kannst du in einem begehbaren
Stammbaum einige wenige der
ca. 3000 Arten der Solanaceae bei
deiner Wanderung kennenlernen
Zurück zu den Withanoliden. (siehe Seite 15).
Tomatillo* (Physalis philadelphi-
ca), die wir bereits als Bestandteil
der mexikanischen Salsa verde
kennen gelernt haben, enthält Ixocar-
palacton A, eine vielversprechende
Substanz zur Verhinderung von Krebs
(19, Ref.4).
Referenzen
Textnachweise: Bildnachweise:
Eigene Bilder: Andere:
Ref.1: de.wikipedia.org/wiki/Art(Biologie) 2, 3, 5, 6, 7 (nach Ref.3), 12, 13, 15,16, 17 (1): de.wikipedia.org/wiki/Nachtschatten
Ref.2: Spooner et al. (2005), A single domesti- gewächse
cation for potato based on multilocus (4): Zusammengesetzt aus: http://maps.
amplified fragment length polymor- google.de und www.geschichtein
phism genotyping chronologie.ch/am-S/peru/r-Ay-An
PNAS 102, 14694-14699 da-2009/04-soraccocha-pass-Talavera-
Ref3: Hu and Saedler (2007), Evolution of the Andahuaylas-D.html
Inflated Calyx Syndrome in Solanaceae (8): de.wikipedia.org/wiki/Tomate
Mol. Biol. Evol. 24, 2443-2453 (9): www.welt.de/multimedia/archive/
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isolated from the Mexican tomatillo jpg
shows potent antiproliferative and (10): www.chefkoch.de/rezeptete/
apoptotic activity in colon cancer 789001182245206/Ueberbackene-
cells. Aubergine.html
FEBS J. 273, 5714 - 5723 (11): de.wikipedia.org/wiki/Grüne_Sauce
(14): de.wikipedia.org/wiki/Nicotin
(18): de.wikipedia.org/wiki/Mydriatikum
(19): de.wikipedia.org/wiki/Withanolide
14 WiS Begierig ::: Juni 2012 ::: Schatzsuche in der KartoffelverwandtschaftBesuch in der WiS
Solltest du die Thematik an lebenden Pflanzen vertiefen wollen, dann empfehlen wir die Aus-
wahl der Station auf unserer Homepage (www.wissenschaftsscheune.de) für die Zielgruppe
und die entsprechende Anmeldung.
Kindergarten und Grundschule: Station „Schatzsuche in der Kartoffelwelt“,
Sekundarstufe I/II : Station „Schatzsuche in der Kartoffelwelt“,
Erwachsene: Station „Schatzsuche in der Kartoffelwelt“
Lass uns deine Meinung wissen, denn auch wir sind Lernende und wollen die WiS weiter ver-
bessern.
Wie für alle Stationen sind ca. 45 Minuten einzuplanen.
Begehbarer Stammbaum
in der WiS
Schatzsuche in der Kartoffelverwandtschaft :::Juni 2012 ::: WiS Begierig 15WissenschaftsScheune
Über die WissenschaftsScheune
Die WissenschaftsScheune (WiS) ist eine Ein- Anwendung können Besucher in Erlebniswelten
richtung des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüch- sowohl in der Scheune des Gutshofs als auch
tungsforschung (MPIPZ), in der Besucher Wissen- im Schaugarten spielerisch entdecken.
schaft hautnah erleben können.
Weitere Details finden Sie auf unserer
Die Bandbreite der Forschung reicht vom DNA Homepage:
Molekül bis zum Anbau neuer Kultursorten. Themen
der Grundlagenforschung und ihre www. wissenschaftsscheune.de
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Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungs-
forschung e.V.“ betreut die WiS und ist Text:
Herausgeber der Broschüre „WiS Begierig“. Heinz Saedler
Alle Personen, die das Projekt Redaktion:
WissenschaftsScheune unterstützen wollen, sind Hiltrud Kupczyk
herzlich eingeladen, Mitglied im „Verein der
Freunde und Förderer des MPIPZ e.V.“ zu werden. Bilder und Zeichnungen:
Heinz Saedler, Britta Grosardt, Anna Johann
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Tel. 0221 5062-672 (Vormittag) Britta Grosardt, Anna Johann, CGN Corporate
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