Kallus (Botanik)

Bedeutung des Begriffs

In der Botanik bezeichnet „Kallus“ unterschiedliche Formen von Pflanzengewebe. Gemeint sein können undifferenzierte Zellkomplexe, die nach einer Verletzung entstehen, solche Zellkomplexe in der künstlichen Gewebekultur oder Schwielen und Verdickungen an Pflanzenorganen. Gemeinsam ist den Verwendungen die Bezeichnung für eine Zell- oder Gewebeverdickung, ihre Entstehung und Funktion sind jedoch verschieden.

Kallus als Wundverschluss

Wundkallus besteht aus undifferenzierten, parenchymatischen Zellkomplexen. Parenchym ist ein pflanzliches Grundgewebe aus meist lebenden Zellen. Das Wachstum dieses Kallus ist ungerichtet.

Er kann nach einer Stressreaktion der Pflanze entstehen, zum Beispiel nach einer Verwundung. Zunächst ist das Kallusgewebe unverholzt. Es kann jedoch lignifizieren, also Holzstoff einlagern, und dadurch eine Wunde verschließen.

Bei Holzgewächsen entsteht Kallus aus dem Kambium. Das Kambium ist ein teilungsfähiges Gewebe, das unter anderem neues Leit- und Holzgewebe bildet. Bei krautigen Pflanzen entsteht Kallus aus dem Parenchym: Unverletzte Randzellen wachsen hypertroph, das heißt sie vergrößern sich stark, und teilen sich anschließend intensiv.

Kallus in der Gewebekultur

In der Gewebekultur ist ein Kallus ein Komplex undifferenzierter, totipotenter Zellen. Totipotent bedeutet, dass sich aus einer Zelle grundsätzlich wieder ein vollständiger Organismus entwickeln kann. Der Kallus entwickelt sich aus einem Gewebestück oder aus einer einzelnen Zelle, die zuvor einer lebenden Pflanze entnommen wurde.

Das Ausgangsmaterial wird auf einen künstlichen Nährboden gelegt. Dieser enthält Mineralsalze, organische Verbindungen wie Zucker und pflanzliche Hormone. Erst diese Bestandteile ermöglichen das Kalluswachstum. Die betreffenden Hormone kommen in der Natur auch in Kokoswasser vor, sind dort aber nicht so effizient wie synthetisierte Hormone.

Kalluszellen entstehen durch Mitose, also Zellteilung. Deshalb sollten sie sich genetisch nicht unterscheiden. Trotzdem bilden sich in Kalli häufig polyploide Zellen mit einem vervielfachten Chromosomensatz. Auch Aneuploidie, also eine abweichende Anzahl einzelner Chromosomen, und Ringchromosomenbildung wurden berichtet. Kräuter scheinen für Veränderungen der Chromosomenanzahl durch Kalluszüchtung anfälliger zu sein als Baumarten, besonders Koniferen.

Kallus ist für die Pflanzenforschung wichtig, weil Pflanzengewebe ohne lebenden Wirt gezüchtet werden kann. Nach einigen Wochen können Teile des Kallus abgelöst und getrennt weiterkultiviert werden, sodass weitere Gewebekulturen entstehen. Durch das Hinzufügen von Phytohormonen können sich die Zellen differenzieren; beispielsweise kann ein lebender Pflanzensprössling entstehen.

Vor der Regeneration zu einer fertilen Pflanze können Kalli als Transformationstarget dienen, also als Zielgewebe für eine genetische Veränderung. Genannt werden vor allem die biolistische Transformation, die Transformation mit Agrobakterien sowie die Transformation mit Siliciumkarbid-Kristallnadeln.

Verdickungen an Pflanzenorganen

Auch Schwielen oder Verdickungen an Blättern, Blüten und anderen Pflanzenorganen werden Kallus genannt. Ein Beispiel ist eine solche Verdickung an der Lippe von Orchideen.