Was ist eine Art? Molekulare Methoden zur Erfassung genetischer Diversität. Nadine Bernhardt Experimentelle Taxonomie

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1 Was ist eine Art? Molekulare Methoden zur Erfassung genetischer Diversität Nadine Bernhardt Experimentelle Taxonomie

2 IPK Gatersleben Sam Rey/IPK

3 IPK Gatersleben: Genbank Erhaltung und Nutzbarmachung der Biodiversität von Kulturpflanzen Muster von Kulturpflanzen und verwandten Wildarten ca botanischen Arten Bewahrung vor dem Aussterben Bereitstellung von ~ Saatgutproben/Jahr Entwicklung von Strategien und Verfahren zu verbesserten Nutzung: - Konservierung - Molekulargenetische Analyse der Genome - Studium der Verwandtschaftsbeziehungen

4 IPK Gatersleben: Kühlzelle der Genbank (-18 C) Sam Rey/IPK

5 Svalbard Global Seed Vault: Saatgut-Tresor

6 Svalbard Global Seed Vault: Saatgut-Tresor guim.co.uk

7 Weizengräser: Weizen, Roggen, Gerste, Triticum aestivum ~20-30 Gattungen ~350 Arten Secale cereale J. Kuhlemann Hordeum vulgare H. Mühlenmeier

8 Weizengräser: Süd-Sibirien F. Blattner/IPK

9 Weizengräser: Süd-Afrika N. Bernhardt/IPK

10 Weizengräser: Weizen, Roggen, Gerste, Aufklärung der Verwandtschaftsverhältnisse Was ist eine Art? Triticum aestivum? ~20-30 Gattungen ~350 Arten Secale cereale J. Kuhlemann Hordeum vulgare H. Mühlenmeier

11 Was ist eine Art? Morphologisches Artkonzept Biologisches Artkonzept Phylogenetisches Artkonzept

12 Was ist eine Art? Morphologisches Artkonzept: Abgrenzung von Arten basierend auf Unterschieden in äußeren Merkmalen Sam Rey/IPK

13 Morphologisches Artkonzept Problematik: Unabhängige Ausbildung ähnlicher Merkmale (Konvergenz) Variation innerhalb einer Art (z.b. Plastizität) Subjektiv: Auswahl Untersuchungsmethode/Merkmal Gewichtung/Entscheidung durch Taxonom Sexualdimorphismus Verschiedene Entwicklungsstadien (Raupe Schmetterling)

14 Was ist eine Art? Biologisches Artkonzept: Arten sind Fortpflanzungsgemeischaften, d.h. Individuen einer Art können sich paaren und haben fruchtbare Nachkommen Arten sind reproduktiv isoliert von anderen Arten

15 Biologisches Artkonzept Problematik: Arten mit ungeschlechtlicher Fortpflanzung (z.b. Pilze) Geographische Trennung Arten im Entstehungsprozess? Fruchtbare Nachkommen bei Kreuzung über Artgrenzen hinweg

16 Was ist eine Art? Phylogenetisches Artkonzept: Eine Art ist eine Gruppe von Individuen, die den gleichen evolutionären Weg zurückgelegt haben Ziel ist es eine Einteilung und Benennung von Lebewesen zu finden, die den evolutionären Weg widerspiegelt: Objektive, stabile Klassifikation Ungeschlechtliche Taxa

17 Molekulare Phylogenien DNA Isolation Sequenzierung Probe 1 Probe 2 Probe 3 Probe 4 Berechnung Probe 1 Probe 2 Probe 3 Probe 4 Probe 5 Probe 6 Probe 7 Datenmatrix

18 Phylogenetisches Artkonzept: Stammbäume Ein Stammbaum ist eine Hypothese über Verwandtschaftsbeziehungen zwischen taxonomischen Einheiten. Äste Knoten Abstammungsgemeinschaften Art A Art B

19 Phylogenetisches Artkonzept: Stammbäume Ein Stammbaum ist eine Hypothese über Verwandtschaftsbeziehungen zwischen taxonomischen Einheiten. Äste Knoten Abstammungsgemeinschaften Art A Morphologie == molekulare Phylogenie Art B

20 Phylogenetisches Artkonzept: Klassifikation? Abstammungsgemeinschaft Art A Morphologie =! molekulare Phylogenie Art B Art A

21 Phylogenetisches Artkonzept: Klassifikation? Abstammungsgemeinschaft Art A Morphologie =! molekulare Phylogenie Art B Art A Art C

22 Phylogenetisches Artkonzept: Klassifikation? Abstammungsgemeinschaft Art A

23 Phylogenetisches Artkonzept: Klassifikation? Abstammungsgemeinschaft Art A Unterart 1 Unterart 2 Unterart 3

24 Artbildung durch Hybridisierung: Salz-Schlickgras Spartina maritima (Süd-England) x S. alterniflora (Nordamerika) Spartina anglica N. Bernhardt/IPK

25 Wie viele Weizenarten gibt es? Morphologie: 7 T. dicoccon T. durum T. carthlicum T. monococcum T. polonicum T. turgidum T. aestivum Sam Rey/IPK Auffällige morphologische Unterschiede.

26 Wie viele Weizenarten gibt es? Phylogenetik: 3 T. turgidum T. turgidum T. turgidum T. monococcum T. turgidum T. turgidum T. aestivum Sam Rey/IPK Kaum genetische Unterschiede.

27 Was ist eine Art? - Bundesnaturschutzgesetz 7 Begriffsbestimmungen (2) Art jede Art, Unterart oder Teilpopulation einer Art oder Unterart; für die Bestimmung einer Art ist ihre wissenschaftliche Bezeichnung maßgebend;

28 Schlussfolgerung Es existiert keine allgemein akzeptierte Artdefinition Arten sind ständig im Wandel: We shouldn t take the reality of species to seriously. Definition von Arten erlaubt eine einfache Kommunikation über Gruppen von Lebewesen Methode/Artkonzept bestimmt Arten- und Artenzahlen Integrative Taxonomie: Kombination möglichst umfassender Informationen für individuelle Entscheidungen