Der evolutionäre Einfluss auf die Landnutzung: Quantitative genetische Diversität und phenotypische Selektion von Pflanzen im Grünland


Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Dr. Harald Auge

(Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ, Halle)

Dr. Oliver Bossdorf

Dr. Daniel Prati

(Universität Bern)

Einführung

Der Einfluss des Menschen auf die Biodiversität hat nicht nur ökologische sondern auch evolutionäre Konsequenzen. Innerhalb des Projekts QuantGen beschäftigen wir uns mit dem Einfluss der Landnutzungsintensität auf die genetische Variation und die evolutionären Veränderungen von Grünlandpflanzen.
Anthropogene Prozesse wie Landnutzung verändern die genetische Zusammensetzung von Arten sowie die Selektionsdrücke, die auf sie wirken. Die daraus resultierenden evolutionären Veränderungen können erhebliche Auswirkungen auf ökologische Interaktionen und Ökosystemprozesse haben. Deshalb wird die genetische Differenzierung zwischen Populationen in ökologisch relevanten, quantitativen Merkmalen, sowie die Diversität dieser Merkmale innerhalb der Populationen in Abhängigkeit von der Landnutzungsintensität in den Biodiversitäts-Exploratorien untersucht.

 

Hypothesen

1. Landnutzungsintensität beeinflusst gemeinsam mit Pflanzenlebensgeschichte (life history) die genetische Diversität innerhalb einer Population in ökologisch relevanten, quantitativen Merkmalen.

2. Landnutzungsintensität beeinflusst die Richtung und Stärke phenotypischer Selektion in Pflanzenpopulationen.

3. Populationen in Grünlandpflanzen sind lokal an die Landnutzungsintensität angepasst.

 

Methoden

Im Sommer 2008 wurden Samen von neun Grünlandarten in unterschiedlich intensiv genutzten Grünländern (den Experimental Plots) gesammelt. Um die quantitativ genetische Variation zwischen und innerhalb der Populationen zu bestimmen, pflanzen wir Nachkommen von jeder Population unter denselben Bedingungen in einem Versuchsgarten an. Es werden pflanzliche Merkmale aufgenommen, die im Kontext der Landnutzungsintensität relevant sind, wie Phänologie, Morphologie, Wachstum und Reproduktion. Insgesamt werden mehr als 5.000 Individuen im Versuchsgarten kultiviert. Mit Hilfe statistischer Analysen kann die Heritabilität (h2) sowie ein Maß der Populationsdifferenzierung (QST) dieser Merkmale ermittelt werden und Korrelations-Analysen mit Landnutzungs-Parametern werden einen wertvollen Einblick in den Effekt von Landnutzung auf Mikroevolution innerhalb Pflanzenarten geben. Des Weiteren werden wir die genetische Variation innerhalb Arten mit der Artenvielfalt der Lebensgemeinschaften vergleichen um zu testen, ob verschiedene Ebenen der Diversität ähnlich auf Landnutzung reagieren. Schliesslich werden wir die Populationsdifferenzierung in den gemessenen Merkmalen mit Daten aus neutralen Markern verschneiden (Projekt GenLink), um die relative Bedeutung von lokaler Anpassung und genetischer Drift abzuschätzen.

QuantGen Bild