Epigenetische Diversität von Gründlandpflanzen in den Biodiversitäts-Exploratorien

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver Bossdorf, Ph.D.; Dr. Walter Durka
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252155013

Die biologische Vielfalt innerhalb von Arten ist eine wichtige Komponente der Biodiversität. Sie ermöglicht Evolution und Anpassung von Arten an sich ändernde Umwelten, und sie kann einen ähnlichen Einfluss auf Populations- und Ökosystemprozesse haben wie die Artendiversität. Neuere Erkenntnisse zeigen, dass solche innerartliche Diversität nicht nur durch Variation in der DNA erzeugt werden kann, sondern auch durch epigenetische Variation. Epigenetische Diversität könnte also eine wichtige, aber bisher kaum untersuchte Ebene der Biodiversität sein, die in der Biodiversitätsforschung berücksichtigt werden muss. Wir wissen bisher aber sehr wenig über Verteilungsmuster epigenetischer Diversität in natürlichen Pflanzenpopulationen, und deren ökologische Ursachen und Konsequenzen.In diesem Forschungsantrag schlagen wir eine umfassende Untersuchung der epigenetischen Diversität von Grünlandpflanzen in den Biodiversitäts-Exploratorien vor. Wir wollen die Erkenntnisse vorhergehender Studien nutzen und uns auf drei häufige Arten (Bromus hordeaceus, Cerastium holosteoides, Trifolium repens) konzentrieren, die in Vorgänger-Projekten bereits molekular- und quantitativ-genetisch untersucht worden sind. Dadurch werden wir epigenetische Diversität mit genetischer und phänotypischer Diversität in Beziehung setzen und den Einfluss von Landnutzungsintensivierung und anderen Umweltfaktoren auf die epigenetische Diversität untersuchen können.Wir werden methylierungssensitive (MS-)AFLP-Marker verwenden, um die Variabilität von DNA-Methylierungsmustern innerhalb und zwischen allen EPs zu untersuchen, in denen die drei Zielarten vorkommen. Wir werden das sowohl an Pflanzen machen, die im Feld wachsen als auch an Nachkommen dieser Pflanzen in einem Common Garden. Dadurch werden wir plastische und erbliche Komponenten der epigenetischen Diversität voneinander trennen können. Einen Teil der Pflanzen werden wir auch mit einer neuen epigenotyping-by sequencing-Methode analysieren, um die MS-AFLP-Ergebnisse zu verifizieren, und um diese wichtige, zukunftsweisende Methode in unseren Labors zu etablieren.Unser Projekt hat also vier Hauptziele: (1) die Quantifikation epigenetischer Diversität in drei Zielarten im Feld und im Common Garden, (2) den Test der Effekte von Landnutzungsintensivierung auf epigenetische Diversität, (3) die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen genetischer, epigenetischer und phänotypischer Diversität, und (4) den Ausbau von Expertise in der Anwendung verschiedener molekularer Methoden für die ökologische Epigenetik.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1374: Biodiversitäts-Exploratorien
• Beteiligte Person: Dr. Stefan Michalski