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Mit Hilfe von Isoenzymanalysen soll die genetische Konstitution von Stiel- und Traubeneichen-Bestaenden (Quercus robur L. und Quercus petraea (Mattuschka) Liebl.) auf unterschiedlichen Waldstandorten in verschiedenen Wuchsgebieten Baden-Wuerttembergs untersucht werden. Dabei sollen (Teil-) Populationen, die deutliche Symptome neuartiger Waldschaeden zeigen, mit ungeschaedigten (Teil-) Populationen sowohl in staerker immissionsbelasteten als auch in nicht oder wenig immissionsbelasteten Gebieten verglichen werden. Begleitbaumarten der Eichen wie z.B. Hainbuche (Carpinus betulus L.), Winterlinde (Tilia cordata Mill.), Sommerlinde (Tilia platyphyllos Scop.) und Vogelkirsche (Prunus avium L.) sollen in die Untersuchungen mit einbezogen werden. Ziel ist es, vermutete Zusammenhaenge zwischen Genotyp, Schadsymptomen und Umwelt (Standort, Bestandesaufbau/-struktur, Schadstoffbelastung) nachzuweisen.
Fuer eine genetisch nachhaltige Forstwirtschaft ist es notwendig, das Verstaendnis fuer die Prozesse zu vertiefen, die zu Aenderungen der genetischen Strukturen in Baumpopulationen fuehren koennen. Zur Analyse dieser Prozesse werden im Rahmen eines EU-Verbundprojektes ('Biodiversity in Alpine Forest Ecosystems: Analysis, Protection and Management') von den beteiligten Partnern genetische Inventuren an 5 Nadelbaumarten in den Alpen durchgefuehrt. Diese Inventuren werden ueber 3 Jahre hindurch in 3 verschiedenen Hoehenstufen vorgenommen. Die Untersuchungen erfolgen mit verschiedenen genetischen Methoden. Hierbei werden vor allem Isoenzyme und DNA Marker fuer die Analyse eingesetzt. Die dabei anfallenden Daten aller Projektteilnehmer sollen im Institut fuer Forstgenetik der Bundesforschungsanstalt fuer Forst- und Holzwirtschaft in einer gemeinsamen Datenbank vereinigt und anschliessend ausgewertet werden. Fuer die Auswertung sind statistische wie auch systemanalytische Methoden vorgesehen. Im Rahmen der Systemanalyse werden hier die Entwicklung und Anwendung von Computerprogrammen zur Simulation populationsgenetischer Prozesse durchgefuehrt. Aufbauend auf bereits existierenden Simulationsmodellen z.B. OeKO-GEN sollen weitere Modelle entwickelt werden, welche die Dynamik genetischer Strukturen in Zeit und Raum simulieren. Besonderes Augenmerk gilt den Prozessen, die sich zwischen den Populationen abspielen. Die zu entwickelnden Modelle sollen auf die spezifischen Umweltverhaeltnisse und genauen populationsgenetischen Bedingungen des Alpen Oekosystems angepasst werden. Hierzu sollen die Daten aus den genetischen Inventuren der Projektpartner verwendet werden.
Dieses Projekt wird von 11 Arbeitsgruppen aus den Laendern Deutschland, Frankreich, Italien, Oesterreich und der Schweiz durchgefuehrt. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf 14 Transekte mit jeweils 3 Hoehenstufen, die ueber den Alpenbereich verteilt sind. Auf der Basis dieses Versuchsflaechennetzes wird Biodiversitaet und ihre Dynamik auf der Ebene der genetischen Variation innerhalb und zwischen wichtigen Traegerarten von Gebirgswaldoekosystemen untersucht. Es handelt sich um die Baumarten Abies alba, Larix decidua, Picea abies, Pinus cembra und Pinus mugo. Zusammen mit der Erfassung genetischer Merkmale (Isoenzym und DNA) werden auf 3 zusaetzlichen Versuchsflaechen mit jeweils mehr als 1000 Baeumen Vollaufnahmen durchgefuehrt und dabei die Fruktifikation, Hoehe, Durchmesser und Habitus der Baeume erfasst. Das Projekt enthaelt auch 2 Serien von Aufforstungsversuchen in verschiedenen Hoehenlagen mit genetisch und morphologisch charakterisiertem Vermehrungsgut. Im Rahmen des Projektes 01 werden genetische Erhebungen bei Pinus mugo ueber den gesamten Alpenbereich und im Rahmen einer Vollaufnahme im Nationalpark Berchtesgaden durchgefuehrt. In Zusammenarbeit mit Projekt 11 (Universitaet Neuchatel/Schweiz) werden zusaetzlich die Versuchsflaechen von Larix decidua ueber den Alpenbereich hinweg genetisch charakterisiert. Ziel des Gesamtprojektes ist die Beschreibung genetischer Ressourcen, die Quantifizierung genetischer Variation ueber die Generationen, die Erfassung der genetischen Konsequenzen von Stress sowie der Anpassungs- und Ueberlebensprozesse unter heterogenen Umweltbedingungen einschliesslich Klimaveraenderungen. Diese Daten sind auch die Grundlage zur Festlegung genetischer Kriterien fuer Massnahmen zur Konservierung und Wiederinstandsetzung von Waldoekosystemen im Gebirgswald sowie fuer genetisch nachhaltige Waldbewirtschaftung.
Das Ausmass der Anpassungsfaehigkeit unserer Baumarten an sich veraendernde Umweltbedingungen ist bis heute noch nicht zufriedenstellend geklaert. Daher sollte in Modellversuchen festgestellt werden, wie Fichtenpopulationen mit unterschiedlichen genetischen Ausgangsstrukturen auf einen Umweltstress wie schwermetallhaltige Boeden reagieren. Die genetischen Strukturen wurden an einigen Isoenzym-Genloci bestimmt. Bei Vergleichen der genetischen Strukturen zwischen a) Altbestaenden und ihren auf Schwermetallhalden wachsenden Naturverjuengungen und b) Saatgutproben sechs verschiedener Herkuenfte und ihren auf schwermetallhaltigen Boeden ueberlebenden einjaehrigen Saemlingen konnte festgestellt werden, dass an einigen Isoenzym-Genloci statistisch signifikante Veraenderungen der Genotyphaeufigkeiten auftraten, wobei in den meisten Faellen die Heterozygoten zugenommen hatten. Die groessten Verschiebungen betrafen solche Genloci, deren Enzyme eine wichtige Rolle im Energie- bz. Resistenzstoffwechsel spielen. Hierdurch wurde nachgewiesen, dass durch schwermetallhaltige Boeden ein Selektionsdruck bei der Fichte hervorgerufen wird. Daraus folgt, dass Anpassungsprozesse zumindest teilweise auf Genotyp-Enzymtyp-Stoffwechselprozess basieren koennen.
Wesentliche Voraussetzung für das Gesamtvorhaben ist die Beprobung von jeweils 20 Vorkommen der beiden Modellarten Prunus spinosa und Corylus avellana in Deutschland und Süd- bzw. Südosteuropa. Während die Auswahl der Vorkommen mit Beteiligung aller Projektpartner erfolgt, wird die Beprobung vollständig von ISOGEN übernommen. Dabei ist Probenmaterial in ausreichender Menge und Qualität für genetische Untersuchungen sowie für die Anlage der Klonarchive bereitzustellen. Im Bereich der Untersuchung genetischer Marker übernimmt ISOGEN die Reihenuntersuchungen an Isoenzymen und AFLPs, Genmarker finden seit vielen Jahren als unverzichtbares Instrument im Bereich der Erhaltung genetischer Ressourcen Verwendung. Allgemein werden sie bei der Messung genetischer Vielfalt und Diversität innerhalb von Vorkommen, sowie der Messung genetischer Unterschiede zwischen Vorkommen und Regionen eingesetzt. Sie sind unverzichtbares Hilfsmittel für die Ausweisung und das Management genetischer Ressourcen (GEBUREK and TUROK 2005). Im Rahmen des hier beantragten Projektes steht dabei die geografisch/genetische Differenzierung von Herkünften im Vordergrund. Bei Untersuchungen von Schlehenvorkommen in Niedersachsen konnte mit Hilfe von Isoenzym-Genmarkern eine außergewöhnlich hohe genetische Differenzierung von Vorkommen nachgewiesen werden (KLEINSCHMIT et al. 2008). Untersuchungen in natürlichen Vorkommen mit Hilfe von AFLP-Fingerprint-Methoden wurden für beide Arten bisher nicht durchgeführt, lediglich für C. avellana sind erste Analysen zur Sortenidentifizierung bekannt (FERRARI et al. 2005). Dieses universelle d.h. auf beliebige Arten anwendbare Verfahren gewährleistet eine hohe Repräsentativität bzgl. des untersuchten Genoms. Dabei wird eine Vielzahl zufälliger Abschnitte aus dem Genom untersucht. Untersuchungen an verschiedenen Baumarten zeigten eine gute Eignung dieser Methode zur geographisch genetischen Differenzierung von Baumarten (CAO et al. 2006, LARA-GOMEZ et al. 2005, PAPAGE
Ziel des Projektes ist es zu sehen, ob unterschiedliche Reaktionen auf Trockenheit bei Rotbuche (Fagus sylvatica) und Schwarzkiefer (Pinus nigra) genetisch bedingt sind und ob auf dem Wege genetischer Untersuchungen eine Auswahl von Herkünften mit erhöhter Trockenresistenz getroffen werden kann. Im Projekt sollen DNA- und Isoenzymuntersuchungen durchgeführt werden. Zur Bestimmung der genetischen Diversität in den einzelnen Populationen kommen Mikrosatelliten-Genmarker der Kern-DNA und Isoenzymgenmarker zum Einsatz. So wird geprüft, wie hoch die genetische Diversität innerhalb der Populationen ist und wie stark sich die Populationen voneinander genetisch unterscheiden. Um der Frage nach anpassungsrelevanten Trockenstressgenen nachzugehen werden SNPs (single nucleotid polymorphisms) in Kandidatengenen untersucht. Dies geschieht durch die Sequenzierung bestimmter DNA-Abschnitte. Dadurch wird die Nukleotidabfolge in diesen DNA-Abschnitten bestimmt, Änderungen bei einem einzigen Nukleotid werden erkannt. Die statistische Auswertung erfolgt mit spezifischer Software. Einserseits werden über Bayesische Analysemethoden (STRUCTURE, BAPS) und über paarweise FST-Werte (Alequin) die populationsgenetische Struktur und demografische Einflüsse auf die Herkünfte basierend auf neutralen Markern abgeschätzt. Andererseits wird die genetische Diversität der Kandidatengene innerhalb der Herkünfte berechnet und ebenfalls demografische Einflüsse abgeschätzt (Arlequin, DnaSP). Weiters wird über 'Neutralitätstests' festgestellt, ob positive Selektion auf die Kandidatengene innerhalb der Herkünfte gewirkt hat.
Entwicklung eines Stichproben-Inventurverfahrens zur repräsentativen und hinsichtlich Zeit- und Kostenfaktoren effizienten Erfassung genetischer Variation in struktur- und artenreichen Waldökosystemen. Auf vier verschiedenen Versuchsflächen werden in Form von Vollaufnahmen die genetischen Strukturen der Probebäume mit Hilfe von ausgewählten Isoenzym-Genmarkern bestimmt. Zusätzlich werden räumliche Lageparameter erhoben und mit Hilfe eines geographischen Informationssystems dargestellt. Auf der Basis der in den Versuchsflächen gewonnenen Informationen wird durch die Ziehung von Stichproben mit verschiedenen Designs und Umfang die Repräsentativität der einzelnen Verfahren zur Schätzung genetischer Variation geprüft. Durch Computersimulation werden zusätzliche Verteilungsmuster und Stichprobenvarianten untersucht, um Stichprobenverfahren zu entwickeln, die über ein breites Spektrum von möglichen Verteilungsmustern zuverlässige Ergebnisse erzielen. Optimierungsverfahren für Anteilschätzungen bei Forstinventuren sollen entwickelt werden.
Das Hauptziel des Vorhabens ist es, in einem Bestand im Suedural die genetischen Unterschiede zwischen wenig und stark geschaedigten Eichen in Abhaengigkeit von der jeweiligen Umweltsituation zu erforschen. Die Ergebnisse sollen mit genetischen Inventuren in einem ebenfalls geschaedigten westdeutschen Eichenbestand verglichen werden. Hierzu werden der Gesundheitszustand und andere phaenotypische Merkmale an Eichen des russischen und deutschen Bestandes erhoben und mit Hilfe von Isoenzymen als Genmarker die genetische Zusammensetzung dieser Populationen bestimmt. Mit systemanalytischen Methoden werden dann die Daten einer Modellierung zugefuehrt. Hieraus sollen dann fuer die Forstpraxis Entscheidungshilfen zur Optimierung der genetischen Zusammensetzung bei Begruendung und Pflege der Eichenbestaende abgeleitet werden.
Die Waldschadensinventuren dokumentieren eindruecklich, dass sich die durch anthropogene Umweltbelastungen hervorgerufenen Schaeden in den Waeldern Baden-Wuerttembergs, insbesondere in den Hochlagen der Mittelgebirge auf hohem Niveau bewegen. Es besteht Anlass, ueber die Gefaehrdung der genetischen Mannigfaltigkeit der Baumarten in den Hochlagen besorgt zu sein. Auch die Buche als Charakterbaumart der natuerlichen Waldgesellschaften der Schwarzwald-Hochlagen ist in ihrem Genpotential gefaehrdet. Die Frage von Oekotypen/Standortrassen ist ungeklaert. Ziel des Projektes ist: - Evaluierung erhaltungswuerdiger und erhaltungsnotwendiger Buchen-Hochlagenbestaende (insbesondere autochthoner Bestaende) unter besonderer Beruecksichtigung von Immissionstoleranz; - Ausweisung und Dokumentation von Generhaltungsbestaenden; - Sicherung generativen Vermehrungsgutes (Saatgut) als Ausgangsmaterial fuer Nachkommenschaftspruefungen und zur Stecklingsvermehrung; - Erarbeitung bzw Umsetzung von Methoden zur Stecklingsvermehrung, Pfropfung und Bildung von Luftablegern von Hochlagen-Buchen; - Aufbau einer Generhaltungs-Klonsammlung. Um eine Deklarierung von Genressourcen und daraus abzuleitende Generhaltungsmassnahmen vornehmen zu koennen, sind ferner Informationen ueber die allelische und genotypische Struktur sowie die genetische Differenzierung innerhalb und zwischen Bestaenden notwendig. Der Einsatz von Isoenzymen als genetischen Markern ist hierfuer ein geeignetes Mittel. In diesem konkreten Fall soll festgestellt werden, ob genetische Unterschiede zwischen und innerhalb geographisch abgrenzbarer Teilbereiche des Schwarzwaldes bestehen. ..
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 19 |
| Europa | 2 |
| Land | 6 |
| Wissenschaft | 11 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 19 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 19 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 19 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 18 |
| Webseite | 1 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 15 |
| Lebewesen und Lebensräume | 19 |
| Luft | 8 |
| Mensch und Umwelt | 19 |
| Wasser | 7 |
| Weitere | 19 |