Selten und dennoch vielfältig:

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2 Selten und dennoch vielfältig: Genetische Diversität des Speierlings in seinem Europäischen Verbreitungsgebiet Jan-Peter George Institut für Waldgenetik Ilmenau/

3 Ein Vergleich zu Beginn.. Österreich Italien Großbritannien Ca. 120 Jahre Ca. 120 Jahre Ca. 120 Jahre

4 Überblick Warum ist der Speierling aus Sicht der Waldgenetik interessant? Was ist bisher aus Sicht der Genetik über den Speierling bekannt? Exkurs: Was ist genetische Diversität und wozu brauchen wir sie? : Wieviel genetische Vielfalt steckt in Sorbus domestica? Der Speierling auf den Britischen Inseln nur eine,,seltsame Erscheinung? Zusammenfassung und weitere Forschungsvorhaben

5 Einleitung Warum ist der Speierling für Genetiker interessant? kleine und stark fragmentierte Populationen Wie ist Genfluss möglich? Wie ist Generhaltung möglich? Molekulare Mechanismen bei der sexuellen Reproduktion in der Familie der Rosengewächse Sind hilfreich um langfristig genetische Diversität aufrecht zu halten Interaktionen zwischen Baum und Vektor bei der Verbreitung von Pollen und Saat (Insekten, Vögel) -> LDD (long-distance-dispersal)

6 Einleitung Was ist bisher über die Genetik des Speierlings bekannt? [1] - Gattung Sorbus phylogenetisch schlecht aufgelöst! - Zwar viele (zum Teil instabile) Hybride zwischen Elsbeere, Mehlbeere und Vogelbeere, jedoch keine Hybride unter Beteiligung von Sorbus domestica! - Sorbus domestica daher zwar noch in der Nomenklatur, wäre aber phylogenetisch eigentlich als Cormus domestica zu bezeichnen! Campbell et al. 2007

7 Einleitung Was ist bisher über die Genetik des Speierlings bekannt? [2] - Die Fortpflanzung des Speierling: stimmt die Geometrie, dann stimmt die Chemie.. Kamm et al Selbstungsrate wird maßgeblich von der Anzahl der verfügbaren Paarungspartner bestimmt! -> Implikationen für den Waldbau

8 Einleitung Was ist bisher über die Genetik des Speierlings bekannt? [3] - Der Apfel (Pollen) fällt nicht weit vom Stamm?

9 Einleitung Was ist bisher über die Genetik des Speierlings bekannt? [3] 88% aller gefundenen Väter nicht weiter als 2 km entfernt Aber: 1.8% aller Väter mehr al 12 km entfernt!!! Kamm et al. 2009

10 Exkurs: Was ist genetische Diversität und wozu brauchen wir sie? [1] Genetische Diversität: Keine einheitliche Definition und oft synonym verwendet mit anderen Begriffen wie - genetische Vielfalt - genetische Variabilität - genetische Variation Wichtig ist der Bezug: - innerhalb einer Population - zwischen Populationen - innerhalb einer Art

11 Exkurs: Was ist genetische Diversität und wozu brauchen wir sie? [2] Genetische Diversität: Heterogenität der Häufigkeitsverteilungen der Allele In einem Baumkollektiv Allel: Verschiedene alternative Ausprägungsform eines Gens, die am selben Ort auf einem Chromosom liegen Genetische Marker: Ein Gen oder Gruppe von Genen, die zur Erkennung von Individuen oder Trägerzellen oder als Sonde zum Nachweis von Chromosomen oder Loci verwendet werden.

12 Exkurs: Was ist genetische Diversität und wozu brauchen wir sie? [3] Wozu genetische Diversität? Der Verlust genetischer Variation ist eine evolutionäre Einbahnstraße!

13 Wieviel genetische Vielfalt steckt in Sorbus domestica? Hintergrund: - Populationsgrößen im Europäischen Verbreitungsgebiet sehr unterschiedlich! Gibt es einen Populationseffekt? - Habitatfragmentierung mittlerweile stark vorangeschritten, teils große Distanzen zwischen Subpopulationen! Wieviel Genfluss ist noch vorhanden? - Gibt es einen Nord-Süd-Effekt hinsichtlich der Diversität?

14 Wieviel genetische Vielfalt steckt in Sorbus domestica? 17 Populationen aus dem gesamten Verbreitungsgebiet Zwei unterschiedliche genetische Marker: Chloroplasten und Kern-DNA Marker

15 Chloroplasten-Marker Anzahl mütterlicher Linien

16 Kern-DNA-Marker ø Anzahl an Allelen pro Genort AT(NC) AT(WD) AT(MS) F(NW) F(C) F(S) IT(N) SLO HR BIH BG CS EB 3.185

17 Genetische Differenzierung

18 Historischer Genfluss 12 3

19 Rezenter Genfluss 1 0

20 Hintergrund: Sorbus domestica auf den Britischen Inseln -nur eine,,seltsame Erscheinung?- - Erstmals 1983 von Hobby-Botanikern an der Steilküste von Wales entdeckt - Bäume wachsen sehr langsam, sind aber dennoch teilweise weit über 100 Jahre alt -Ein älterer Waldspeierling ( The witty pear ) in Worcestershire, bereits 1678 in der Literatur erwähnt Dieser jedoch morphologisch sehr unterschiedlich zu den Bäumen in Wales - Bis jetzt ca. 60 Individuen kartiert (Wales, Cornwall, Süd-West England)

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23 Sorbus domestica auf den Britischen Inseln -nur eine,,seltsame Erscheinung?- Fragen: - Wie wirkt sich der extreme Grad der Fragmentierung auf die genetische Diversität aus? -Gibt es genetische Ähnlichkeiten zu anderen Europäischen Genpools? -Wie ändert sich der Modus der Reproduktion, wenn Populationen nur aus sehr wenigen Individuen bestehen?

24 hohe Anzahl mütterlicher Linien trotz Kleinster Populationsgröße! Enge Verwandschaft zu Populationen aus Nord-west Frankreich und Zentral Frankreich!

25 GB AT(NC) AT(WD) AT(MS) F(NW) Diversität an Kern-DNA Markern F(C) vergleichbar mit süd- und zentraleuropäischen Populationen! F(S) IT(N) SLO HR BIH BG CS EB 3.185

26 Wahrscheinlichkeit, daß derselbe Genotyp mehrfach durch sexuelle Fortpflanzung entstanden sein könnte: 2.08* Ca. 300m

27 Fähigkeit zu Wurzelbrut und unterirdischer Ausbreitung möglicherweise ein Vorteil bei der Besiedlung extremer Habitate!

28 Sorbus domestica auf den Britischen Inseln - Eine seltsame Erscheinung oder doch ein alter Bekannter? - - Offensichtlich schon frühe Erwähnungen in der Literatur: z.b. Nennius s History of the Britons (830 AD),,By the river which is called Guoy, Wye, apples are found on an ashtree by the declivity of the wood which is near the mouth of the river. - Möglicherweise eigene Namensgebung im Keltischen: KERI - kywrenhin,,the strong service tree Könnte in den Namen der heutigen Fundorte konserviert sein Porthkerry und Fontygary -Bestandteil in keltischen Sagen (z.b. in Cad Goddau Battle of shrubs)

29 Zusammenfassung und weitere Forschungsvorhaben - durchwegs hohe genetische Diversität des Speierling bestätigt Ergebnisse von Kamm et al. und lässt auf enorme Fähigkeit der Baumart schließen, Pollen und Saat über weite Distanzen zu transportieren - Vorkommen auf den Britischen Inseln zeigt keine Abweichung vom kontinentalen Schema, jedoch ist klonale Vermehrung örtlich besonders stark ausgeprägt - Ca. 200 weitere Proben in den letzten zwei Jahren gesammelt (Ungarn, Tschechien, Nord-Italien) - Proben aus Deutschland besonders aus dem Harz wären wichtig, aber auch andere Regionen (Baden-Würtemberg, Bayern, Thüringen) - Untersuchung von Letalfaktoren bei Britischen Sämlingen geplant

30 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Mehr Infos unter: bfw.ac.at