Pollen

Einführung

Für die meisten Menschen ist der Frühlingsanfang eine Freude, für Menschen mit Heuschnupfen jedoch kann das Pollen der Blüte ein Elend sein. Pollenkörner kann man mehr oder weniger als Sporen von Samenpflanzen sehen. Die Samenpflanzen werden in zwei Gruppen eingeteilt: die Angiospermen oder Angiospermae und die Gymnospermen oder Gymnospermae. Alle Blütenpflanzen gehören zu den Angiospermen, während blütenlose Samenpflanzen wie die Koniferen zu den Gymnospermen gehören.

Pollenkörner werden bei Blumenpflanzen in den Staubbeuteln der Staubblätter und bei Gymnospermen in einer Struktur namens Mikrosporophyll gebildet. Pollen kann durch Wind, Insekten, Vögel oder Fledermäuse verbreitet werden. Die Pollenkörner bestehen aus einer oder mehreren vegetativen Zellen und einem männlichen Gameten. Bei Blumenpflanzen keimt das Pollenkorn auf dem Stempel der Blüte und aus der vegetativen Zelle wird ein Pollenschlauch gebildet, der zum Fruchtnoten gelangt. Hier verschmilzt die männliche Geschlechtszelle schließlich mit einer Eizelle.

Jede Pflanze hat ihren charakteristischen Pollenkörner; Form, Größe und Textur auf der Oberfläche der Körner sind normalerweise für jede Pflanzenart spezifisch. Die Wissenschaft, die sich mit der Erforschung von Pollen beschäftigt, wird Palynologie genannt. Aus Pollen lassen sich viele Informationen gewinnen. Dies wird unter anderem in der archäologischen und paläoklimatischen Forschung verwendet. In der Paläoklimatologie wird der fossile Pollen aus tieferen Erdschichten mikroskopisch untersucht, wobei die so ermittelte Vegetationsart Aufschluss über die Temperatur in der Vergangenheit gibt. Darüber hinaus ist die Pollenforschung für die Erstellung des Heuschnupfenkalenders unabdingbar und es können Informationen über Pflanzenverwandtschaften gewonnen werden. Und Imker wollen oft wissen, welche Pflanzen ihre Bienen besucht haben.

Pollenkörner von Pflanzen, die zur Bestäubung auf Insekten angewiesen sind, sind oft von einer öligen Substanz umgeben, die sie leichter am Insekt kleben lässt. Auch Vorsprünge an der Oberfläche des Korn helfen, sich an das Insekt zu klammern. Deutlich sichtbar sind die Vorsprünge beispielsweise in Pollenkörnern von Stockrosen und Sonnenblume. Die Gruppe der Nadelbäume, zu der alle Kiefern gehören, ist auf Windbestäubung angewiesen. Da dies eine weniger gezielte Verbreitung ist, produzieren diese Bäume viel Pollen. Die Pollenkörner von Kiefern haben spezielle Lufteinschlüsse, die den Transport durch den Wind erleichtern. Die Zellwand von Pollenkörnern ist sehr dick und robust und bietet einen guten Schutz gegen die Außenwelt. Diese Wand besteht aus mehreren Schichten: Die innerste Schicht wird von Intin gebildet und diese wiederum ist von einer Schicht aus Exin umgeben. Auf der Außenseite befindet sich schließlich der Pollenkitt (Pollenklebstoff), die bereits erwähnte ölige Substanz, die hauptsächlich bei Pollen gebildet wird, die von Insekten verbreitet werden. Es gibt Stellen an der Pollenwand, an denen viel weniger Exine-Material vorhanden ist. Ein solcher unverdickter Teil wird als Apertur bezeichnet und die Wand ist dort schwächer, was es dem Pollenschlauch erleichtert, das Pollenkorn zu verlassen.

Die meisten Pollen treten als einzeln Körner, sogenannte Monaden, auf. Bei einigen Pflanzenarten kleben die Mikrosporen jedoch zusammen und bilden mehrzellige Körnchen. Bei Rhododendron bestehen die Körnern aus 4 jungen Pollenkörnern und sie werden Tetraden genannt.

Bei manchen Pflanzen werden mehrere Pollenkörner durch sogenannte Viscinfäden zu Paketen zusammengehalten. Dadurch kann mehr Material verbreitet werden. Die Fäden kommen nur in zwei Pflanzenfamilien vor, die Ericaceae und Onagraceae.

Pollen beobachten

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Pollen mit einem Mikroskop zu betrachten. In der Literatur wird häufig die Einbettung von Pollen in Glycerin in Kombination mit einem Farbstoff wie basischem Fuchsin beschrieben. Die Färbung dient dazu, bestimmte Strukturen der Pollenkörner besser sichtbar zu machen. Aber auch ohne Färbung sind die Strukturen von Pollenkörnern bei normaler Hellfeldbeleuchtung oder eventuell Schrägbeleuchtung sehr gut sichtbar. Ich beschreibe hier eine einfache und schnelle Methode, bei der die Details der Pollenkörner ohne Färbung deutlich sichtbar sind und bei der ein Präparat hergestellt wird, das ziemlich lange aufbewahrt werden kann. Ich verwende dafür kein Glycerin, sondern etwas, das in jede Küche zu finden ist: ein Öl wie Oliven- oder Sonnenblumenöl. Je transparenter und farbloser das Öl ist, desto besser und meist verwende ich Sonnenblumenöl. Ein kleiner Tropfen Sonnenblumenöl wird auf einen Objektträger angewendet, dabei ist es wichtig, nicht zu viel Öl zu verwenden. Man schabt mit einem Zahnstocher etwas Pollen von einem Staubblatt und übertragt es auf den Öltropfen. Danach wird ein wenig gemischt und ein Deckglas drauf gelegt. Das Öl verteilt sich langsam unter dem Deckglas. Es dauert einige Zeit, bis sich das Öl vollständig verteilt hat und der Fluss in der Probe zum Stillstand kommt. Solch ein Präparat ist mindestens ein Jahr oder länger haltbar. Außerdem bleiben die Pollenkörner intakt. Wenn beispielsweise Wasser anstelle von Öl verwendet wird, quellen einige Pollenkörner auf und platzen schließlich. Betrachtet man Pollen Trocken in der Luft, dann sieht alles ziemlich dunkel aus, weil das Licht die Körner nicht gut durchdringt. Gerade in einem Öl werden die Pollenkörner schön transparent und die Strukturen können besser beobachtet werden.

Die Größe der Pollenkörner variiert ziemlich stark, etwa von 5 – 350 µm. Aber die meisten werden etwa 20 – 50 um sein. Die nützlichsten Vergrößerungen zum Betrachten von Pollen sind 100x – 400x, also mit Objektiven 10x bis 40x.

Pollen von Brassica rapa (Raps) auf verschiedene Weisen beleuchtet. Objektiv: Zeiss-Winkel 40/0.65.

Pollen von einem Nadelbaum. Objektive: Leitz 40/0.65 (links) und Carl Zeiss Neofluar 25/0.60 (rechts). 

Pollen von Alcea rosea (Stockrose). Objektiv: Zeiss-Winkel 25/0.45.

Pollen von Gerbera. Links in normales Hellfeld, rechts mit Dunkelfeld Beleuchtung fotografiert. Objektiv: Carl Zeiss Neofluar 16/0.40. 

Pollen von Lilium (Lilie), dies war eine lila lilie. Objektive: Carl Zeiss Jena Apochromat 16/0.40 (links) und Carl Zeiss 40/0.65 (rechts).

Pollen von Leucanthemum (Margerite), auf verschiedenen Ebene fokussiert. Schiefe Beleuchtung. Objektiv: Carl Zeiss Apo 40/1.0.

Pollenkorn von Oenothera (Nachtkerze). Aufnamen von verschiedene Fokusebene. Auf der Korn sind oben rechts Viscinfäden zu sehen. Objektiv: Zeiss-Winkel 40/0.65.

Pollenkörner von Calystegia sepium (Echte Zaunwinde) auf zwei verschiedene Ebene fokussiert. Auf dem Foto rechts sind die Aperturen gut zu erkennen: Die Wand ist an diesen Stellen viel dünner. Objektiv: Carl Zeiss Apo 40/1.0.

Pollen der Amaryllis. Objektive: Zeiss-Winkel 25/0.45 (links) und Zeiss-Winkel 40/0.65 (rechts).

Pollen von Echinacea (Sonnenhüte). Objektiv: Zeiss-Winkel 40/0.65.

Pollen von Crocus (Krokusse). Objektive: Zeiss-Winkel 25/0.45 (links) und Carl Zeiss Neofluar 25/0.60 (rechts).

Pollen von Vinca (Immergrün). Objektiv: Carl Zeiss Neofluar 10/0.30.

Pollen von Bellis perennis (Gänseblümchen). Objektiv: Zeiss-Winkel 100/1.30.

Pollen von Taraxacum officinale (Gewöhnlicher Löwenzahn). Fokussiert auf die Oberfläche und im Zentrum. Fotografiert im Hellfeld (die ersten zwei Bilder) und schiefer Beleuchtung (die beiden Bilder rechts). Objektiv: Motic EF-N Plan 40x/0.65.

Pollen von Narcissus (Narzisse) fotografiert auf verschiedene Fokusebene. Objektiv: Motic EF-N Plan 40x/0.65.

Pollen von Ranunculus (Hahnenfuß) im Hellfeld und schiefe Beleuchtung fotografiert. Objektiv: Zeiss-Winkel 40/0.65.

Pollen von Lamprocapnos spectabilis (Tränendes Herz) im Hellfeld und schiefe Beleuchtung fotografiert. Objektiv: Carl Zeiss Neofluar 25/0.60.

Pollen von Papaver (Mohn). Objektiv: Carl Zeiss Neofluar 25/0.60.

Pollen von Lysimachia vulgaris (Gewöhnlicher Gilbweiderich). Objektiv: Zeiss-Winkel 40/0.65.

Pollen von Lamium purpureum (Purpurrote Taubnessel). Objektiv: Carl Zeiss Neofluar 25/0.60.

Pollen von Weigela. Objektiv: Carl Zeiss Apo 40/1.0

Pollen einer Rhododendron. Hier sehen wir Tetraden von 4 jungen Pollenkörnern, aufgrund der räumlichen Anordnung sind nur 3 der Zellen sichtbar. Viscinfäden sind auf dem rechten Foto an der unteren Korn oben sichtbar. Durch Anklicken des Fotos und Vergrößern sind die Fäden besser zu sehen. Objektive: Carl Zeiss Neofluar 25/0.60 (linkes Foto) und Carl Zeiss Neofluar 40/0.75 (ganz rechts).

Literatur

Ham, R. W. J. M. van der, Kaas, J. P., Kerkvliet, J. D., Neve, A. (1999). Stuifmeelonderzoek van Honing voor Imkers, Scholen en Laboratoria. Hilvarenbeek: uitgave Stichting Landelijk Proefbedrijf voor Insektenbestuiving en Bijenhouderij Ambrosiushoeve.

Kremer, B. P. (2002). Das große Kosmos-Buch der Mikroskopie. Stuttgart: Franckh-Kosmos-Verlags-GmbH & Co.

Song YP, Huang ZH, Huang SQ. Pollen aggregation by viscin threads in Rhododendron varies with pollinator. New Phytol. 2019 Jan;221(2):1150-1159. doi: 10.1111/nph.15391. Epub 2018 Aug 19. PMID: 30121952.

Rui Wang and Anna A. Dobritsa. Exine and aperture patterns on the pollen surface: their formation and roles in plant reproduction. Annual Plant Reviews (2018) 1, 1–40. doi: 10.1002/9781119312994.apr0625.