Ist der Seetang, den Sie essen, weiblich, männlich oder zwittrig?

Seetang ist in Küstengebieten ein häufiger Gast auf den Esstischen. Es kann knusprig oder zart sein, als Suppe zubereitet oder kalt serviert werden und man kann es salzig oder scharf mit Sichuan-Pfefferkörnern essen.

Mit Seetang zubereitete Gerichte, Bildquelle: Mono Feng

Läuft Ihnen schon beim Anblick der Fotos das Wasser im Mund zusammen? Seetang hat einen hohen Nährwert. Es enthält nicht nur eine große Menge an Vitaminen, Aminosäuren, Mannitol und Mineralien, sondern ist auch reich an biologisch aktiven Substanzen wie Fucoxanthin, Alginsäure, Fucoidan usw. Obwohl wir es immer essen, kann es schwierig sein, die folgenden Fragen sofort zu beantworten: Ist Wakame dasselbe wie Kelp? Hat Wakame ein Geschlecht? Wenn ja, in welche Geschlechter lassen sie sich einteilen?

01

Kelp oder Wakame? Ich kann den Unterschied nicht erkennen

In unserem Land stand Wakame aufgrund der großen Beliebtheit von Seetang immer im Schatten von Seetang. Es versteht sich von selbst, dass die Menschen im Landesinneren mit Kelp im Grunde nicht vertraut sind und selbst die Bewohner der Küstenstädte Kelp oft als „Seegras“ bezeichnen.

Jetzt ist es Zeit, Wakame den richtigen Namen zu geben!

Tatsächlich gehören Kelp und Wakame zur selben Familie der Braunalgen (Laminariales ) und sehen im Keimlingsstadium sehr ähnlich aus. Wenn sie jedoch ausgewachsen sind, ist Wakame viel schöner als Kelp.

Links: Wakame. Rechts: Kelp, Bildquelle: Monomer vorne

Kelp wird auch so genannt, weil seine Form an einen Damenrock erinnert. Der künstlich gezüchtete Seetang hat verbesserte Eigenschaften, mit glatten Blättern und leuchtenden Farben. Es wiegt sich mit den Wellen im Meer und sieht anmutig und sehr dekorativ aus.

Künstlich gezüchteter Seetang, Bildquelle: Seaweed Germplasm Bank des Instituts für Ozeanologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Wakame-Blätter sind weich und elastisch, sodass sie nicht nur schön aussehen, sondern auch besser schmecken als Seetang. Jeder, der Wakame gegessen hat, ist von seiner Köstlichkeit begeistert.

Die Frage ist also: Wenn Sie Seetang essen und ihn genießen, haben Sie schon einmal über das Geschlecht des Seetangs nachgedacht, den Sie essen?

02

Hermaphroditisch, zwittrig oder homosexuell? Wakame hat auch Geschlecht

Undaria pinnatifida ist eine einjährige Meeresalge, deren Lebensgeschichte zwei Generationen umfasst: einen großen Sporophyten und einen mikroskopischen Gametophyten. Da sich die beiden Generationen in Größe und Aussehen deutlich unterscheiden, wird dieser Lebensverlauf als heterotypischer Generationswechsel bezeichnet.

An den Riffen der nördlichen Küstengebiete wie Qingdao können wir normalerweise nach dem Spätwinter (Januar und Februar) relativ deutliche Kelp-Setzlinge beobachten. Wir nennen diesen großen Thallus einen Sporophyten . Was wir essen und anbauen, sind die Sporophyten des Seetangs .

Lebensgeschichte des Kelps, Bildquelle: Referenz [5]

Der normale Sporophyt ist diploid und stellt die ungeschlechtliche Generation in der Lebensgeschichte von Wakame dar , das heißt, er hat kein Geschlecht und weist keine Geschlechtsunterschiede oder Differenzierung auf. Wenn der Sporophyt bis zur Brutzeit heranwächst (im Norden normalerweise nach Juni), geben seine Sporophylle bewegliche Sporen ab, die sich an einer Basis wie Riffen festsetzen und haploide Gametophyten bilden. Gametophyten können in der Natur aufgrund ihrer geringen Zellzahl und winzigen Individuen nicht mit bloßem Auge beobachtet werden.

Gewöhnliche Gametophyten weisen eine weibliche und männliche Geschlechtsdifferenzierung auf und sind daher geschlechtliche Generationen . Wir wissen, dass die XX- und XY-Geschlechtschromosomen das Geschlecht von Frauen bzw. Männern beim Menschen bestimmen, während das Geschlecht der haploiden Gameten von Braunalgen wie Kelp, Wakame und Wasserwolke durch die U- und V-Geschlechtschromosomen bestimmt wird. Diejenigen mit U-Chromosomen sind weiblich und diejenigen mit V-Chromosomen sind männlich.

Daher besteht die traditionelle Ansicht darin, dass der haploide Gametophyt des Kelps nur zwei Geschlechter hat, weiblich und männlich, und zweihäusig ist. Japanische Wissenschaftler haben bei aus somatischen Zellkulturen gewonnenen diploiden Gameten Hermaphroditismus entdeckt. Dies ist logisch, da diploide Gameten sowohl U- als auch V-Chromosomen besitzen.

Was die Geschlechtsbestimmung von Seetang so verwirrend macht, ist die Tatsache, dass Forscher der Meeresalgen-Keimplasmabank des Instituts für Ozeanologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften erstmals das Phänomen des Hermaphroditismus im haploiden Gametophyten von Seetang entdeckten. Dieser Gametophyt weist im anfänglichen vegetativen Wachstumsstadium männliche morphologische Merkmale auf, kann jedoch im Stadium der induzierten Gametogenese gleichzeitig Spermien- und Eiersäcke bilden und dann Spermien bzw. Eier produzieren .

Von links nach rechts sind Weibchen, Männchen und hermaphroditische haploide Gametophyten im geschlechtsreifen Stadium dargestellt. Die Pfeile a und b zeigen auf die Oozyste bzw. den Spermiensack. Bildquelle: Referenz [1]

Später bestätigten sie außerdem, dass die von den haploiden Gameten des hermaphroditischen Geschlechts produzierten Eier normale biologische Funktionen hatten, und bestätigten damit, dass die haploiden Gameten tatsächlich hermaphroditische Geschlechter haben.

Spätere Studien ergaben, dass dieses Hermaphroditismus-Phänomen nicht selten ist und in Kultur- und Zuchtgruppen in hohem Maße vorkommt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die monoploide Gametophytengeneration von A. truncatum drei Geschlechter hat: weiblich, männlich und hermaphrodit .

03

Wie können Sie feststellen, ob ich ein Mann oder eine Frau bin? Wir haben eine Lösung

Jetzt wissen wir, dass Seetang auch ein Geschlecht hat. Wie unterscheidet man also das Geschlecht?

Wir haben gerade gesagt, dass der Gametophyt des Seetangs im Stadium der Geschlechtsreife Spermiensäcke und Oosaks bilden und dann jeweils Spermien und Eier produzieren kann. Daher können wir das Geschlecht anhand der Bildung von Eiern oder Spermien oder beidem genau bestimmen . Während der vegetativen Wachstumsphase:

Die Zellen des weiblichen Gametophyten sind normalerweise dicker, dunkler und weniger verzweigt;

Die Zellen des männlichen Gametophyten sind normalerweise dünner, heller gefärbt und stärker verzweigt;

Hermaphroditische Gametophyten weisen im Allgemeinen die gleichen morphologischen Merkmale auf wie männliche Gametophyten und sind schwer zu unterscheiden.

Daher können weibliche und männliche Gametophyten anhand der oben genannten morphologischen Merkmale unterschieden werden.

Abbildung 6. Typischer weiblicher Gametophyt (links) und männlicher Gametophyt (rechts) von Undaria pinnatifida im vegetativen Wachstumsstadium unter dem Mikroskop. Bildquelle: Monomer Front

Darüber hinaus entdeckten Forscher der Meeresalgen-Keimplasmabank in Kelp weibchenspezifische molekulare DNA-Marker, mit denen sich das Geschlecht von Gametophyten bestimmen lässt.

Von Forschern der Algen-Keimplasmabank entdeckte, frauenspezifische DNA-Marker, wie durch den Pfeil angezeigt. Bildquelle: Referenz [4]

Darüber hinaus haben französische Forscher DNA-Marker entwickelt, die spezifisch für weiblichen und männlichen Seetang sind.

Von französischen Forschern entwickelte männliche (links) und weibliche (rechts) DNA-Marker, die spezifisch für Männer sind. Bildquelle: Referenz [2]

Da die Morphologie von Gametophyten im vegetativen Wachstumsstadium stark von der Umgebung beeinflusst wird, kann das Geschlecht mithilfe geschlechtsspezifischer DNA-Marker genauer bestimmt werden. Allerdings können DNA-Molekülmarker das Problem der Geschlechtsbestimmung bei Hermaphroditen nicht vollständig lösen, da hermaphroditische Gameten nur männchenspezifische DNA-Marker besitzen. Daher kann die Verwendung von DNA-Molekülmarkern nur bei der Erkennung des Geschlechtsphänotyps von Hermaphroditen hilfreich sein.

04

Geschlechterreinheit ist wichtig für Wakame

Da wir nun wissen, dass Seetang mehrere Geschlechter hat und die experimentellen Methoden zur Bestimmung des Geschlechts von Seetang verstehen, stellt sich die Frage, warum wir das Geschlecht von Seetang diskutieren müssen.

Tatsächlich ist die Geschlechtsbestimmung von Seetang nicht nur ein wichtiges grundlegendes wissenschaftliches Thema auf dem Gebiet der Evolutions- und Entwicklungsbiologie, sondern hat auch eine wichtige Bedeutung für Anwendungsbereiche wie die Seetangzucht und -kultivierung.

Beispielsweise wird bei der Kelp-Züchtung häufig die Hybridisierungsmethode verwendet, d. h. ein weiblicher Gametophyt (Mutterpflanze) und ein männlicher Gametophyt (Vaterpflanze) werden durch sexuelle Fortpflanzung gekreuzt, um den Sporophyten zu erhalten. Um die Genauigkeit der Hybridisierung zu gewährleisten, ist es notwendig, die Reinheit des eigenen Geschlechts der Eltern zu testen und eine Kontamination durch Gameten anderen Geschlechts zu vermeiden.

Während der Konservierung und Vermehrung von Gametophyten-Keimplasma durch Ernährung sollte zur Erkennung häufig eine mikroskopische Beobachtung durchgeführt werden, um die Geschlechtsreinheit des weiblichen und männlichen Gametophyten-Keimplasmas sicherzustellen und eine Kontamination zu vermeiden.

Beispielsweise wird in der Kelp-Zucht die Parthenogenese oder hermaphrodite Selbstbestäubung genutzt, um reine Sporophyten zu züchten. Dieser Prozess muss auch die Reinheit des weiblichen oder hermaphroditen Geschlechts sicherstellen, daher ist eine genaue Geschlechtsbestimmung und -identifizierung erforderlich.

05

Zusammenfassen

Zusammenfassend wissen wir, dass es drei sexuelle Phänotypen von Seetang gibt. Obwohl der Mechanismus der Geschlechtsbestimmung noch unbekannt ist, hat unsere Forschung den Grundstein für die Klärung der wichtigen wissenschaftlichen Frage des molekularen Mechanismus der Geschlechtsbestimmung bei Laminaria-Algen gelegt und zudem eine wichtige theoretische Basis für die effektive genetische Züchtung von Seetang geschaffen.

Eine so alltägliche Beilage in unserem täglichen Leben hat einen so hohen Forschungswert. Wenn Sie das nächste Mal auf dem Esstisch kalt gemischten Kelp sehen, können Sie dann den Unterschied zwischen Kelp und Meeresalgen erkennen und das Geschlecht des Kelps genau bestimmen?

Herausgeber: Guo Yaxin

Quellen:

Li, J., Pang, S., Shan, T., Liu, F. & Gao, S. 2014. Von Zoosporen abgeleitete einhäusige Gametophyten in Undaria pinnatifida (Phaeophyceae). Kinn. J. Oceanol. Limnol. 32:365-71.

Lipinska, AP, Ahmed, S., Peters, AF, Faugeron, S., Cock, JM & Coelho, SM 2015. Entwicklung von PCR-basierten Markern zur Bestimmung des Geschlechts von Kelp. PLoS One 10:e0140535.

Shan, T., Li, Y., Pang, S. 2022. Identifizierung einer Genomregion, die mit der Geschlechtsbestimmung von Undaria pinnatifida (Alariaceae) verknüpft ist, durch genomische Resequenzierung und genetische Kopplungsanalysen einer sich trennenden Gametophytenfamilie. Zeitschrift für Phykologie https://doi.org/10.1111/jpy.13295

Shan, TF & Pang, SJ 2010. Geschlechtsgebundener Mikrosatellitenmarker in den weiblichen Gametophyten von Undaria pinnatifida (Phaeophyta) entdeckt. Phycol. Res. 58:171-76.

Sinner, J., Forrest, B. & Taylor, M. 2000. Eine Strategie zur Bewirtschaftung des asiatischen Kelp Undaria: Abschlussbericht. Cawthron-Bericht Nr. 578. Cawthron Institute, Neuseeland.

Produziert von: Science Popularization China

Produziert von: Monomer Front Institute of Oceanology, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Hersteller: Computer Network Information Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften