Molekulargenetische Analyse von "Trade-offs" zwischen vegetativem Wachstum und Blühverhalten in natürlichen Populationen der ausdauernden Alpengänsekresse, Arabis alpina.

• Antragsteller: Professor Dr. George Coupland, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 197749417

Der Lebenszyklus mehrjähriger Pflanzen gliedert sich typischerweise in Blühphasen und Phasen vegetativen Wachstums. Die Dauer dieser beiden Phasen kann aufgrund genetischer Unterschiede variieren. Ökologischen Studien zufolge bestehen Trade-offs zwischen den beiden Phasen des Lebenszyklus, das bedeutet, dem Vorteil des Blühens und der Produktion von Nachkommen stehen vermindertes vegetatives Wachstum und höhere Sterblichkeit gegenüber. Ich schlage vor, diesen Trade-off in natürlichen alpinen Populationen von Arabis alpina zu untersuchen, einer mehrjährigen Art, die der Familie der Kreuzblütler (Brassicaceae) angehört. In mehreren Populationen wurden genetische und phänotypische Unterschiede gefunden, die sowohl den Blühbeginn, als auch die Blühdauer betreffen. In der ersten Phase haben wir intensiv die räumliche Verbreitung dieser phänotypischen Variation in einer Population zwischen Col du Galibier und Pic Blanc untersucht. Durch Analyse des Blühverhaltens von Nachkommen der dort wild vorkommenden Pflanzen im Gewächshaus, konnten wir zeigen, dass früher Blühbeginn kombiniert mit einer stark verlängerten Blühdauer in der Population sehr ungleich verteilt sind und vor allem in Gegenden geringere Höhenlage vorkommt. Für die zweite Phase schlage ich vor, die von uns bereits erstellten Kartierungspopulationen zu nutzen, um verschiedene Allele von Genen zu identifizieren, die in dieser Population segregieren und zu Unterschieden in Blühbeginn und Blühdauer führen. Indem wir in den natürlichen Populationen wachsende Pflanzen hinsichtlich dieser Allele genotypisieren und zudem ihre Lebensdauer bestimmen, können wir beurteilen, ob eine Korrelation zwischen dem Blühverhalten und der Lebensdauer besteht. Um zu testen, ob das Blühverhalten unter lokalem Selektionsdruck steht, werden wir die räumliche Verteilung der Blüh-Allele mit der neutralen genetischen Populationsstruktur vergleichen, wir werden die Selbstungsraten von Pflanzen in verschiedenen Bereichen der Population bestimmen und reziproke Transplantationsexperimente durchführen. Des Weiteren werden wir innerhalb der Population verschiedene Standortfaktoren messen und versuchen die Faktoren, die letztlich zur Selektion der phänotypischen Unterschiede führen, zu bestimmen. Um die die Generalisierbarkeit der Beobachtungen einzuschätzen, haben wir ähnliche Untersuchungen in zwei benachbarten alpinen Populationen und in einer Arabis alpina Population in Schweden begonnen. Diese werden wir in der zweiten Phase fortführen und ausweiten. Diese Arbeit soll es erlauben, die Bedeutung der Variation von Blühbeginn und Blühdauer für die Anpassung an lokale Umweltbedingungen an Hand der ausdauernden Art Arabis alpina besser zu beurteilen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1529: Evolutionary plant solutions to ecological challenges: Molecular mechanisms underlying adaptive traits in the Brassicaceae s.l. (Adaptomics)
• Internationaler Bezug: Frankreich, Schweden
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Jon Agren; Professor Dr. Serge Aubert