The relationship between neutral and adaptive genetic diversity in the context of historic and present land use and landscape structure - GENLAND
Final Report Abstract
Die innerartliche genetische Vielfalt ist einerseits das Ergebnis historischer Prozesse, die über Selektion, Genfluss und genetische Drift zu einer populations-spezifischen Gen- Ausstattung geführt haben, andererseits ist sie das Rohmaterial für die zukünftige Evolution bei sich ändernden Umweltbedingungen. Auf Wiesen und Weiden ist die Landnutzung, z.B. durch Mahd, Beweidung und Düngung ein entscheidender Faktor, der die genetische Vielfalt beeinflussen kann. Molekulare Marker wie z.B. AFLPs, können die genetische Variation beschreiben, wobei selektions-neutrale und potentiell adaptive Anteile unterschieden werden können. Mittels quantitativer Genetik kann wiederum die genetische Variation in phänotypischen Merkmalen, wie z.B. Pflanzenhöhe oder Blütezeitpunkt quantifiziert werden, die mit großer Wahrscheinlichkeit fitness-relevant und selektiert sind. In diesem Projekt untersuchten wir den Einfluss von Landnutzung und anderer lokaler Einflüsse auf die genetische Vielfalt in molekularen Markern und in quantitativen Merkmalen und prüften, ob die Landnutzung ein relevanter Selektionsfaktor darstellt. Die wichtigsten Erkenntnisse aus diesem Projekt sind: Das weitgehende Fehlen von Zusammenhängen zwischen der mit molekularen Markern erfassten genetischen Vielfalt und der räumlichen Isolierung, der Landnutzungsintensität, der Flächengröße und der Artendiversität legt nahe, dass entweder der Genaustausch zwischen den Populationen der Grünlandarten groß ist, oder die Populationsgrößen so groß sind, dass sie unempfindlich gehen genetische Drift sind. Insbesondere konnte kein Zusammenhang zwischen genetischer Vielfalt und Artenvielfalt gefunden werden, was durch großen Genfluss zwischen den Graslandflächen hinweist. Bei allen untersuchten Arten wurde eine z.T. hohe Erblichkeit bei den untersuchten Merkmalen festgestellt. Insbesondere der Blühzeitpunkt wies hohe Erblichkeit auf. Dies läßt die Annahme zu, dass bei vielen Pflanzenarten ein hohes Evolutionspotential in Bezug auf die Anpassung des Blühzeitpunktes bei Umweltveränderungen vorhanden ist. Der Vergleich von phänotypischen Merkmals-Differenzierung zwischen Populationen mit der neutralen Differenzierung zeigte, dass natürliche Selektion für alle Merkmale eine Rolle spielen kann, jedoch in stark Art-spezifischer und Merkmals-spezifischer Weise: Der Blühzeitpunkt war dasjenige Merkmal, dessen Ausprägung am häufigsten (bei 8 Pflanzenarten) signifikant durch gerichtete Selektion beeinflusst war. Somit kann der aus dem Vorgängerprojekt bekannte Befund, dass Mahd mit dem Blütezeitpunkt korreliert, kausal auf Selektion zurückgeführt werden. Die alternative Erklärungsmöglichkeit über zufällige Effekte und Isolation kann in den meisten Fällen ausgeschlossen werden. Der Hornklee, Lotus corniculatus, war diejenige Art, die bei fast allen Merkmalen Einflüsse von Selektion zeigte, ein Hinweis auf die Sensibilität und Anpassungsfähigkeit dieser relativ niederwüchsigen Art, die als Leguminose gleichzeitig von Weidetieren stark verbissen wird. Aus dem gleichzeitigen Vorhandensein von phänotypischer Variation, hoher Erblichkeit und dem Nachweiß, dass Selektion für die Merkmalsdifferenzierung verantwortlich ist, kann geschlossen werden, dass viele der Pflanzenarten ein hohes Evolutionspotential und Anpassungsvermögen besitzen. Dies gilt insbesondere für den Blütezeitpunkt, von dem somit anzunehmen ist, dass er auf den erwarteten Klimawandel reagieren kann.
Publications
- (2011). Land-use effects on genetic structure of a common grassland herb: A matter of scale. Basic and Applied Ecology 12(5): 440-448
Kloss, L., M. Fischer and W. Durka
(See online at https://doi.org/10.1016/j.baae.2011.06.001) - The link between genetic diversity and species diveristy: Patterns and processes in plants of agriculturally managed grasslan. University of Potsdam. 2016
Kloss, L.
