MEGAFORP – Mechanismen des Genflusses zwischen räumlich isolierten Waldpflanzenpopulationen in Europäischen Agrarlandschaften

• Antragsteller: Dr. Tobias Naaf
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 571682446

Laubwälder in Mitteleuropa kommen überwiegend als Fragmente vor, eingebettet in eine landwirtschaftlich genutzte Matrix. Das Überleben in Habitatfragmenten fordert insbesondere solche Arten heraus, die nur bedingt zur Bildung einer regionalen Populationsstruktur fähig sind, so wie viele Waldbodenpflanzen. Dennoch erscheinen die räumlich isolierten Populationen solcher Waldpflanzen meist nicht gänzlich genetisch isoliert, sondern in einem gewissen Ausmaß durch Genfluss miteinander verbunden. Wenn wir das Schicksal von Waldbodenpflanzen in Agrarlandschaften bestimmen wollen, müssen wir die Mechanismen dieses Genflusses verstehen, insbesondere die relative Bedeutung von pollen- und samenübertragenden Tieren. Da unterschiedliche Vektoren unterschiedlich mit der Landschaft interagieren, ist zu erwarten, dass die Genflussmechanismen von der Landschaftsstruktur abhängen. Ziel dieses Projektes ist es, mit Hilfe der Landschaftsgenomik die relative Bedeutung von Pollen- und Samenübertragung für den Genfluss in Abhängigkeit vom Landschaftskontext zu quantifizieren. Das erste Arbeitspaket (AP) befasst sich mit dem historischen Genfluss, der über eine unbekannte Zahl von Generationen bis heute erfolgt ist; das zweite mit dem aktuellen Genfluss während der letzten 10 Jahre. In beiden AP soll Polygonatum multiflorum (L.) All. erforscht werden, eine weitverbreitete, aber ausbreitungslimitierte Waldbodenpflanze, die durch Hummeln bestäubt wird, und deren Samen gelegentlich durch Vögel oder kleinere Säugetiere verbreitet werden. In AP1 werden „single-nucleotide polymorphisms“ (SNPs) sowohl aus dem Kern- als auch aus dem Chloroplastengenom zum Einsatz kommen. Erstere werden durch beide Elternpflanzen, letztere nur durch die Mutterpflanze vererbt. Daraus kann ein Pollen-zu-Samenfluss-Verhältnis berechnet werden. Um die SNPs im Kern- und Chloroplastengenom zu finden werden wir „double-digest restriction site-associated DNA sequencing“ (ddRADseq) beziehungsweise „genome skimming“ anwenden. Dies soll für 28 Landschaften verteilt über sechs Regionen Mitteleuropas erfolgen. Die Landschaften umfassen jeweils drei bis fünf Populationen von P. multiflorum und decken zwei strukturelle Gradienten ab, von geringem bis hohem Grünlandanteil und von geringer zu hoher Saumdichte. Das Pollen-zu-Samenfluss-Verhältnis soll statistisch zu diesen Gradienten in Beziehung gesetzt werden. In AP2 werden wir eine neuartige Zuweisungsmethode einsetzen, um die aktuellen Pollen- und Samenflussraten zu bestimmen. Das Probennahmedesign umfasst die Beprobung von Elternpflanzen in allen möglichen Quellpopulationen sowie die Beprobung von Jungpflanzen in vier verschiedenen Zielpopulationen in Nordostdeutschland. Gepoolte Elternpflanzenproben sowie individuelle Jungpflanzenproben werden mit ddRADseq genotypisiert. Die geschätzten Pollen- und Samenflussraten werden dann in Beziehung gesetzt zur aktuellen Landschaftsstruktur in Landschaftsstreifen zwischen Quell- und Zielpopulationen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen