Genetische Charakterisierung von Schwarz-Pappel- Vorkommen in Deutschland

Genetische Charakterisierung von Schwarz-Pappel- Vorkommen in Deutschland

Gliederung Einleitung (Nützen genetische Analysen der Erhaltung der Schwarz-Pappel?) Genmarker (Art, Ergebnisse und Erfahrungen, Grenzen) Ergebnisse des Projektes Erfassung und Dokumentation genetischer Ressourcen der Schwarzpappel (Populus nigra) in Deutschland (BLE 541-73.01/05BE002, 2005-2007- Kätzel et al. 2007) Ergebnisse anderer Untersuchungen Ausblick für Sachsen 2 20. Juli 2012 Ute Tröber

Einleitung (Nützen genetische Analysen der Erhaltung der Schwarz-Pappel?) Die Problematik der Arterkennung Welche Rolle spielen Hybridisierung und Introgression? Genetische Strukturen der Vorkommen Gefährdung der Vorkommen Was können Einzelbäume zur Erhaltung des genetischen Potentials beitragen? Aufwand der Maßnahmen Welche Kriterien entscheiden über die Eignung als Genressource??? 3 20. Juli 2012 Ute Tröber

Genmarker und Untersuchungsziel cpdna Isoenzyme ndna Mikrosatelliten Chloroplastengenom wird mütterlich vererbt Artspezifischer Genmarker prüft die Artzugehörigkeit des mütterlichen Anteils im Genom des Indiviuums Markergene im Kerngenom werden über beide Eltern vererbt Mithilfe artspezifischer Allele können Vertreter beider Arten und Hybriden unterschieden werden Markergene im Kerngenom werden über beide Eltern vererbt Mithilfe artspezifischer Allele können Vertreter beider Arten und Hybriden unterschieden werden Kombination hochvariabler Marker Identische Ausprägung liefert Hinweise auf klonale Strukturen 4 20. Juli 2012 Ute Tröber

Übersicht über die untersuchten Genorte 5 20. Juli 2012 Ute Tröber

Biochemisch-genetische Charakterisierung ausgewählter Vorkommen Erfassung der genetischen Variation im gesamten Untersuchungsgebiet Vergleich der genetischen Strukturen größerer Populationen Prüfung der Artzugehörigkeit in besonderen Fällen Übersicht der Vorkommen, die im Rahmen des Projektes biochemisch-genetisch untersucht wurden (aus Kätzel et al. 2007) 6 20. Juli 2012 Ute Tröber

Pop. Fluss N ges N hy N nigra N MLGT A/L P[%] G P SN 1 Elbe 65 0 57 10 1,50 50,0 81 Genetische Vielfalt in den untersuchten Populationen ST Elbe 51 10 40 14 1,50 50,0 81 BB 1 Elbe 50 0 50 15 1,88 62,5 972 MV Elbe 81 0 81 18 1,75 62,5 486 BW 1 Rhein 50 0 50 10 1,50 50,0 81 BW 2 Rhein 50 1 48 15 1,88 62,5 972 RPf Rhein 78 2 66 9 1,38 37,5 27 HE Rhein 102 26 72 19 1,75 50,0 270 NRW Rhein 50 3 47 20 1,50 50,0 81 SN 2 Neiße 51 0 51 8 1,50 50,0 81 TH Gera 46 1 45 3 1,50 50,0 81 BY 1 Inn 36 0 36 9 1,50 50,0 81 BY 2 Main 24 23 1 1 1,12 12,5 3 gesamt 13 734 66 644 53 2,38 75 12150 7 20. Juli 2012 Ute Tröber

Anteile an Populus nigra bzw. P. x euramericana in den untersuchten Populationen 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Elbe Elbe Elbe Elbe Rhein Rhein Rhein Rhein Rhein Neiße Gera Inn Main SN 1 ST BB 1 MV BW 1 BW 2 HE RPf NRW SN 2 TH BY 1 BY 2 Schwarz-Pappeln Hybriden 8 20. Juli 2012 Ute Tröber

Verteilung der Hybrid-Genotypen an den vier für die Artzuordnung relevanten Genorten in dem Vorkommen Küstrin-Kietz (Oder, Brandenburg - Quellendaten vom LFE): N GT : Gesamtanzahl Hybrid-Genotypen je Genort; N I : Anzahl der Individuen mit der entsprechenden Verteilung der Hybrid-Genotypen 9 20. Juli 2012 Ute Tröber

Unterschiedliche Verteilung von Multilocus- Genotypen am Beispiel von zwei Vorkommen 35 30 25 20 15 10 5 0 12 14 15 19 20 22 27 Zonser Grind (NRW) 29 30 35 40 41 43 44 45 46 Krautgarten (TH) 47 48 49 50 51 53 Hybriden 10 20. Juli 2012 Ute Tröber

Allelhäufigkeiten am Genort AAT-A 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% AAT-A6 AAT-A5 AAT-A4 AAT-A3 AAT-A1 30% 20% 10% 0% Elbe Elbe Elbe Elbe Rhein Rhein Rhein Rhein Rhein Neiße Inn SN 1 ST BB1 MV BW 1 BW 2 HE RPf NRW SN 2 BY 1 11 20. Juli 2012 Ute Tröber

Schlussfolgerungen aus den genetischen Analysen Große Unterschiede in den genetischen Strukturen zwischen den untersuchten Vorkommen Hybridisierung und Introgression nur in wenigen Vorkommen mit geringem Anteil Unterschiedliche Bedeutung vegetativer Regeneration in den Vorkommen (z.t. Ausbildung von Klonfamilien) Daten einer breiteren Palette von Genmarkern (cp-dna, Mikrosatelliten) zur Quantifizierung der genetischen Variation und Differenzierung von Vorkommen entlang der Flüsse und zwischen den Flusssystemen Charakterisierung genetischer Variation und Strukturen im konkreten Vorkommen als Grundlage für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen Kriterien zur Beurteilung der Erhaltungswürdigkeit eines Vorkommens: Individuenanzahl, genetische Struktur, Altersstruktur und Vitalität 12 20. Juli 2012 Ute Tröber

Beispiele für andere Untersuchungen ASP Teisendorf Cremer & Konnert (2010): Genetische Untersuchungen an Schwarzpappeln aus Bayern. Artüberprüfung (cp-dna, Mikrosatelliten) Untersuchung der genetischen Variation innerhalb und zwischen ausgewählten Vorkommen sowie klonaler Strukturen (Mikrosatelliten) Marker A A/L MLGT BLE-Projekt 7 Isoenzym-Loci 1... 4 1,4 1,9 3 20 ASP 7 Mikrosatelliten-Loci 7... 23 9,3 11,0 85 94 AG Naturschutzbiologie, Uni Marburg Ziegenhagen et al. (2008), Rathmacher (2009) Untersuchungen zu genetischen Strukturen und Genfluss-Prozessen in verschiedenen Vorkommen (Kombination von cp-dna und Mikrosatelliten-Markern) 13 20. Juli 2012 Ute Tröber

Stand der Arbeiten und Ausblick für Sachsen Untersuchte Individuen 2001-2012 Flusssystem Einzelobjekte Bestand N Anzahl SPA N Anzahl SPA Elbe 135 230 1 57 Mulde 11 35 Neiße 1 51 Gesamt 146 265 2 108 Außerdem ca. 150 Individuen auf Anfrage von Verbänden, Naturschutzhelfern usw. Dabei wurden 26 Individuen als P. x euramericana, 5 als Rückkreuzungen, 6 als nicht zu den Gruppen P. nigra, P. deltoides und deren Hybriden zuordenbar bestimmt. Ab 2013 Begleitung der Maßnahmen zur Erhaltung des genetischen Potentials mit Analysen an Mikrosatelliten-Genmarkern im Rahmen eines haushaltsfinanzierten Projekts des SBS 14 20. Juli 2012 Ute Tröber

15 20. Juli 2012 Ute Tröber Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit