Institut für Forstgenetik Institut für Genetische Strukturen von Robinien-Modellflächen mit unterschiedlicher Bewirtschaftung Charakterisierung mit nuklearen Mikrosatellitenmarkern Heike Liesebach Züchtung und Ertragsleistung schnellwachsender Baumarten im Kurzumtrieb 21. und 22. September 2011 in Hann. Münden
Einleitung Modellprojekt zu Begründungsverfahren der Robinie zur vordringlich energetischen Nutzung Teilprojekt 7: Landeskompetenzzentrum Forst Eberwalde (LFE) Teilprojekt 8: Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften (FIB) Schwenow3 (7. Juni 2011): Stockausschläge nach 1jährigem Umtrieb
Einleitung Warum genetische Untersuchungen im Zusammenhang mit einem ertragskundlichen Versuch? Pionierbaumart, generative und vegetative Ausbreitung klonale Bestandesstrukturen Ziel des Projekts Informationen zur genetischen Struktur, und wenn möglich Bestandesgeschichte und Herkunft der Bestände notwendig zur Interpretation ertragskundlicher Daten, da Flächenund Parzellengröße kleiner als räumliche Ausdehnung mancher Klone in Brandenburg
Schwenow4 (7.Juni 2011): Parzellen mit 2- und 4-jährigem Umtrieb
Material Übersicht zu 9 Robinien-Modellflächen, geordnet nach Alter Fläche Standort Alter (2009) Größe (ha) Anzahl Bäume 2009 Aufnahme Schwenow1 Waldstandort 19 1,00 322 Probekreise Drebkau1 Kippenstandort 20 0,57 586 Vollaufnahme Drebkau2 Kippenstandort 23 0,45 399 Vollaufnahme Senftenberg Kippenstandort 43 0,84 573 Probekreise Schwenow2 Waldstandort 45 0,44 227 Vollaufnahme Schwenow3 Waldstandort 45 0,39 265 Vollaufnahme Müncheberg Waldstandort 56 0,57 117 Probekreise Schwenow4 Waldstandort 62 0,97 195 Probekreise Schwenow5 Waldstandort 68 0,34 293 Vollaufnahme
Methoden Genetische Charaktersierung mit nuklearen Mikrosatelliten-Markern (14 Genorte) Sehr hohe genetische Variation Anzahl Allele pro Locus A/L = 10,4 Mittlere Heterozygotie H = 0,71 Wahrscheinlichkeit für die zufällige Identität von Multilocus-Genotypen, die nicht zu einem Klon gehören bei nichtverwandten Individuen ca. 1 : 150.000.000 bei Vollgeschwistern ca. 1 : 15.000
Ergebnisse Genetische Variation auf 9 Robinien-Modellflächen Modellfläche Altersgruppe Stichprobenumfang* Anzahl Multilocus- Genotypen Schwenow1 74 66 Drebkau1 20 Jahre 74 74 Drebkau2 76 74 Senftenberg 69 69 Schwenow2 40 Jahre 72 72 Schwenow3 72 69 Müncheberg 81 17 Schwenow4 60 Jahre 71 3 Schwenow5 74 7 alle 663 451 * 12 70 % der eingemessenen Bäume je Fläche
Ergebnisse Schwenow2 Beispiel für eine Aufforstung mit Sämlingen (Alter 45 Jahre) Individuum nicht untersucht Einmaliger, individueller Genotyp
Ergebnisse Schwenow1 Beispiel für eine Aufforstung mit Sämlingen, beginnende vegetative Ausbreitung (Alter 19 Jahre) Individuum nicht untersucht Einmaliger, individueller Genotyp Farbig: 7 verschiedene Klone
Ergebnisse Schwenow5 Beispiel für eine klonale Struktur (Alter 68 Jahre) Individuum nicht untersucht Einmaliger, individueller Genotyp Klon A Klon B Klon C
Ergebnisse Schwenow5 Schwenow4 Klon A Klon B Klon C Klon B Klon C
Ergebnisse Schwenow5 Schwenow4 Fläche ca. 1941 auf den Stock gesetzt ca. 1947 flächendeckende Entnahme von 1 km Aufforstung, Wildlingen/Wurzel - räumlich zufällig verteilt schnittlingen
Ergebnisse Bisher Vorkommen von Klonen wurde festgestellt 6 Modellflächen mit vielen verschiedenen Genotypen mit Sämlingen begründet 3 Modellflächen mit wenigen Genotypen spontane klonale Ausbreitung oder Begründung mit Wildlingen aus klonalen Flächen Gibt es weitere Informationen aus den genetischen Strukturen?
Ergebnisse Clusteranalyse UPGMA-Methode mit genetischen Abständen zwischen Populationen 3 Verwandtschaftsgruppen
Ergebnisse Analyse mit STRUCTURE modellbasierte Clusteranalyse ordnet individuelle Genotypen verschiedenen hypothetischen Populationen zu schätzt Anzahl dieser hypothetischen Populationen 1 2 3 4 5 6 7 8 451 Multilocus-Genotypen 8 hypothetische Populationen
Ergebnisse Analyse mit STRUCTURE 1 2 3 4 5 6 7 8 Schwenow1 Schwenow2 Schwenow3 Drebkau1 Drebkau2 Senftenberg Schwenow4/5 Müncheberg
Schlussfolgerungen Altersgruppe 20 Jahre Fläche Jahr der Bestandesbegründung (rechnerisch) Aus genetischen Strukturen abgeleitete Hypothesen über die Bestandesbegründung Schwenow1 1990 Bestandesbegründung mit Sämlingen aus einer Saatgutmischung, beginnende vegetative Ausbreitung mehrerer Klone Drebkau1 1989 Bestandesbegründung mit Sämlingen aus einer Saatgutmischung Drebkau2 1986 Bestandesbegründung mit Sämlingen, Saatgut aus einer Quelle (wahrscheinlich ein klonal aufgebauter Bestand), beginnende vegetative Ausbreitung einzelner Klone
Schlussfolgerungen Altersgruppe 40 Jahre Fläche Jahr der Bestandesbegründung (rechnerisch) Aus genetischen Strukturen abgeleitete Hypothesen über die Bestandesbegründung Senftenberg 1966 Bestandesbegründung mit Sämlingen aus einer Saatgutmischung Schwenow2 1964 Bestandesbegründung mit Sämlingen aus einer Saatgutmischung Schwenow3 1964 Bestandesbegründung mit Sämlingen aus einer Saatgutmischung, beginnende vegetative Ausbreitung einzelner Klone
Schlussfolgerungen Altersgruppe 60 Jahre Fläche Jahr der Bestandesbegründung (rechnerisch) Aus genetischen Strukturen abgeleitete Hypothesen über die Bestandesbegründung Müncheberg 1953 Alter Bestand, deutliche klonale Struktur aus mehreren Klonen, wahrscheinlich erweitert mit Wildlingen/Wurzelschnittlingen von derselben Fläche Schwenow4 1947 Bestandesbegründung mit Wildlingen/Wurzelschnittlingen, flächendeckend gewonnen von der Fläche Schwenow5, beginnende vegetative Ausbreitung Schwenow5 1941 Alter Bestand, deutliche klonale Struktur aus nur wenigen Klonen
Schlussfolgerungen Was bedeuten diese Ergebnisse für die Auswertung ertragskundlicher Daten? Zufallsverteilung vieler verschiedener Genotypen auf den Parzellen bei Begründung mit Sämlingen (6 Flächen) oder Zufallsverteilung weniger Genotypen bei Begründung mit Wildlingen (1 Fläche) Keine Einschränkungen Drebkau2
Schlussfolgerungen Was bedeuten diese Ergebnisse für die Auswertung ertragskundlicher Daten? Deutliche klonale Strukturen (2 Flächen) Parzellen haben verschiedene Zusammensetzungen Berücksichtigung bei der Auswertung, kein direkter Vergleich des Ertrags in Abhängigkeit von der Umtriebszeit Schwenow5
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit