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Projekt
Anpassung an Selbstbestäubung in der Gattung Capsella: Evolutionäre Geschichte und adaptiver Wert von kausalen Allelen des Selbstungssyndroms
Antragsteller
Professor Dr. Michael Lenhard, seit 9/2017
Fachliche Zuordnung
Genetik und Genomik der Pflanzen
Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
Förderung
Förderung von 2014 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 260499038
Der Übergang von Auskreuzung zur Selbstung als Fortpflanzungsart trat in der Evolution der Blütenpflanzen sehr häufig auf. In vielen Fällen folgt auf diesen Übergang die konvergente Evolution der Blütenmorphologie hin zu sehr viel kleineren, weniger offenen Blüten. Mehrere adaptive Hypothesen wurden vorgeschlagen, um die Entstehung dieses sogenannten Selbstungssyndroms zu erklären. Diese waren jedoch bisher aufgrund des Mangels an identifizierten kausalen Genen für die Merkmalsveränderungen nur schwer zu testen. Es ist auch unbekannt, inwiefern wiederkehrende Mutationen in orthologen Genen zur häufigen unabhängigen Entstehung des Selbstungssyndroms beigetragen haben. Die Gattung Capsella stellt ein geeignetes Modell dar, um die Evolution des Selbstungssyndroms zu untersuchen, da in ihr der Übergang von Auskreuzung zur Selbstung zweimal unabhängig stattgefunden hat, und in beiden Fällen die Blütengröße stark reduziert wurde. Mittels eines quantitativ-genetischen Ansatzes habe ich ein Gen identifiziert, das zur Verringerung der Blütengröße in der selbstenden Art C. rubella relativ zur auskreuzenden Art C. grandiflora beigetragen hat. Populationsgenetische Analysen zeigen, dass das kleinblütige Allel bereits als Teil der stehenden genetischen Variation in der Vorläuferart vorhanden war. Dieses Projekt wird zwei Hauptziele verfolgen: (1) die Auswirkung des kleinblütigen Allels auf die Fitness zu untersuchen und (2) zu testen, ob an der Entstehung des Selbstungssyndroms in C. orientalis Mutationen in denselben Genen wie aus C. rubella identifiziert beteiligt sind. Die Auswirkung des kleinblütigen Allesls auf den Fortpflanzungserfolg in der Natur wird durch Assoziationsstudien in natürlichen Populationen und durch ein Verpflanzungsexperiment untersucht werden, und seine Allelhäufigkeit und geographische Verteilung unter den Nachkommen der auskreuzenden Vorläuferart werden bestimmt werden. Die genetische Grundlage des Selbstungssyndroms in C. orientalis wird der in C. rubella durch vergleichende QTL-Kartierung, vergleichende Transkriptom-Untersuchungen und direktes Testen von C. orientalis Allelen durch transgene Experimente gegenübergestellt werden. Als Ergebnis wird das vorgeschlagene Projekt helfen zu verstehen, warum die Allele, die das Selbstungssyndrom bedingen, in selbstenden Arten fixiert werden, und es wird die genetische Grundlage der konvergenten Evolution der Blütenmorphologie nach dem Übergang zur Selbstung definieren.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Beteiligte Person
Dr. Christian Kappel
Ehemaliger Antragsteller
Dr. Adrien Sicard, bis 8/2017
