Genetische Vielfalt in Schlüsselregulatorgenen und ihre Verbindung mit Umwelt-, Waldmanagement- und Biodiversitätsgradienten
Die Waldbewirtschaftung der Vergangenheit mit einhergehender Verfrachtung von forstlichem Vermehrungsgut führte vermutlich zu teilweise lokal schlechtangepassten Genotypen und Populationen, die aus heutiger Sicht u.a. anfällig gegenüber abiotischen und biotischen Stressfaktoren sind. Einzelne Gene für adaptive Merkmale wie z.B. Frost- oder Trockentoleranz oder phänologische Merkmale zeigen häufig eine klinale genetische Variation entlang von Umweltgradienten als Resultat lokaler genetischer Anpassung. Da ein Zusammenhang zwischen adaptiver genetischer Variation und Biodiversität entlang von Umweltgradienten in Waldbaumpopulationen mit unterschiedlicher Bestandesgeschichte noch nicht untersucht worden ist, wollen wir anhand der in den Biodiversitäts-Exploratorien erhobenen Biodiversitätsparameter und Umweltvariablen wechselseitige Zusammenhänge zwischen der Gendiversität, Artendiversität, Umweltvariablen und Pflanzenfitness entschlüsseln.
Unser Hauptziel ist die Untersuchung der genetischen Diversität in Waldbeständen mit unterschiedlicher Landnutzungsintensität und Bestandesgeschichte sowie deren Assoziation mit Umweltfaktoren und Mikroorganismen-, Pilz- und Tierdiversität.
Hierzu vereinen wir im Rahmen des Projektes
- Analysen zur genetischen Diversität in Kandidatengenen für den Blüh- und Austriebszeitpunkt und für Trocken- und Frosttoleranz bei der Rotbuche und der Fichte in allen Waldflächen
- Statistische Assoziationen zwischen genetischer Variation in diesen Genen mit der Fitness der Pflanzen in einem Buchentranslokationsexperiment
- Messungen der ober- und unterirdischen genetischen Diversität der Buchen anhand des „multi-forest-split-plot“ Experimentes, um den Einfluss von Baumgenotyp und Kohlenhydratversorgung auf die Mykorrhiza-Artengemeinschaft zu quantifizieren (Kooperation mit ECTOMYC, Prof. Dr. Andrea Polle)
- Bestimmen von Assoziationen zwischen Pilzdiversität, Baumartendiversiät, Umweltvariablen und Wurzelphysiologie, zur Klärung des Einflusses dieser Faktoren auf die räumliche und zeitliche Variation der Mykorrhiza-Artengemeinschaften (Kooperation mit ECTOMYC, Prof. Dr. Andrea Polle)
Sammeln von organischem Material (hier in Form von Blättern)
Die gesammelten Proben der einzelnen Flächen werden für die DNA Isolation zur Gewinnung der DNA für anschließende genetische Untersuchungen vorbereitet
Die gesammelten Proben der einzelnen Flächen werden für die DNA Isolation zur Gewinnung der DNA für anschließende genetische Untersuchungen vorbereitet
Hier erfolgt beispielsweise die SNP-Genotypisierung mithilfe des Agena MassArray Systems
Die genomweite Genotypisierung von überlebenden und abgestorbenen Buchensämlingen in dem Translokationsexperiment ergab eine große Menge an genetischen Daten, die für weitere Analysen verwendet werden. Insgesamt wurden mehr als 1600 SNPs gefunden, die sich signifikant zwischen überlebenden und abgestorbenen Buchensämlingen unterscheiden. Dabei wurden 27 SNPs von allen verwendeten Methoden identifiziert und sind somit am wahrscheinlichsten an Anpassungsprozessen beteiligt. Bisher zeigte sich keine Überlegenheit von lokalen Buchenherkünften hinsichtlich Überleben und Wachstum im Translokationsexperiment. Das Experiment ergab außerdem eine hohe phänotypische Plastizität für anpassungsrelevante Merkmale bei der Rotbuche.
Projekt in anderen Förderperioden
Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen
