Die Beziehung zwischen neutraler und adaptiver genetischer Diversität im Zusammenhang mit historischer und aktueller Landnutzung und Landschaftsstruktur


Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Dr. Walter Durka 

Dr. Harald Auge

(Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH -UFZ, Halle)

Ziele 

Die Landnutzung beeinflusst die Populationsstruktur und das evolutionäre Potential von Pflanzen durch die Wirkung auf neutrale Prozesse und quantitative Merkmale. Seltene Pflanzen sollten stärker von genetischer Drift betroffen sein als häufige Pflanzen sowohl bei neutraler wie auch bei adaptiver Variation. Zusätzlich zu genetischen Prozessen kann epigenetische Variation einen Einfluss auf den Phänotyp haben, was aber nur selten in natürlichen Populationen untersucht wurde. Das Projekt untersucht diese Fragen mit verschiedenen Ansätzen.

Erstens untersuchen wir, ob die Landnutzung die genetische Vielfalt von Pflanzen unterschiedlich beeinflusst in Abhängigkeit von ihrer Häufigkeit, indem wir die genetische Diversität von neutralen und quantitativen Merkmalen (Heretabilität) von relativ seltenen Arten untersuchen komplementär zu den in der ersten Phase untersuchten relativ häufigen Arten. Wir untersuchen hier auch den Einfluss von historischer Landnutzung.

Zweitens vergleichen wir neutrale und quantitative genetische Variation, um festzustellen, ob diese unterschiedlich schnell reagieren. Außerdem identifizieren wir mittels eines genome scans molekulare AFLP-Marker, die möglicherweise der Selektion unterliegen.

Drittens quantifizieren wir epigenetische Variation parallel zur neutralen und adaptiven genetischen Variation. Obwohl das Potential epigenetischer Variation für die Ökologie und Mikroevolution belegt ist, fehlen empirische Analysen ihrer relativen Bedeutung in natürlichen Umwelten weitgehend. Wir untersuchen deshalb Methylierungspolymorphismen über verschiedene hierarchische Ebenen.
Insgesamt erweitert das Projekt das Wissen um den Einfluss von historischer und aktueller Landnutzung auf neutrale und adaptive genetische und auf epigenetische Diversität mit Bezug zur Häufigkeit der Arten.


Methoden

1. Populationen von 5 Grünlandpflanzenarten: AFLP Genomscans, He, Fst, Populationsgenetik, Landschaftsgenetik (Zusammenarbeit mit I. Steffan-Dewenter, Universität Würzburg)
parallel Gewächshausexperiment zur Erfassung morphologischer und phenologischer Merkmale, h2, Qst, quantitative Genetik

2. Molekulare Marker Analyse, statistische Abweichung vom Neutralmodell, Vergleich von Qst und Fst

3. Epigenetische Variation in Bromus hordaceus, untersucht auf 25 EPs, 10 Pflanzen, 30 Samenfamilien
MSAP Fingerprints, Anteil epigenetischer Variation in der phentypischen Variation (Zusammenarbeit mit O. Bossdorf, Universität Bern)