AVE - Adaptive genetische Variation und Anpassung von Pflanzen an die Umweltvariabilität

Arabis alpina Foto: Alex Bösch, WSL

Cardaminopsis halleri Foto: Alex Bösch, WSL

Cardamine residifolia Foto: Alex Bösch, WSL

Mit diesem durch den SNF unterstützten SINERGIA-Projekt wollen wir die Anpassung an verschiedene Umweltbedingungen aus ökologischer, landschaftsgenetischer und funktional-genomischer Sicht erforschen. Standortfaktoren zeigen eine grosse Vielfalt in alpinen Gebieten, wo sich die Umweltbedingungen über kleine Distanzen stark ändern können - z.B. Höhe, Exposition, Untergrund, Schneebedeckung oder Verfügbarkeit von Wasser. Wir untersuchen die adaptative genetische Variation an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana und fünf verwandten Kreuzblütler-Arten (Arabis alpina, Arabis ciliata, Cardaminopsis halleri, Cardamine hirsuta, Cardamine resedifolia) mit je unterschiedlichen Fortpflanzungssystemen, Wuchsformen oder Höhenverbreitungen. Wir erfassen die natürliche genetische Variation an 500 Genorten aller sechs Arten von Pflanzen aus Gebieten mit möglichst unterschiedlichen Standortfaktoren. Dieser vergleichende Ansatz wird unterstützt durch die Anwendung von moderner Sequenzierungstechnologie, welche die gesamt-genomische Analyse mehrerer Arten ermöglicht.

Die übergeordneten Fragen lauten:
(1) Was ist die genetische Basis der Adaptation an eine heterogene Umwelt?
(2) Sind es die gleichen Genorte in verwandten Arten, welche zur Adaptation beitragen?
(3) Welche adaptative Bedeutung haben bestimmte Kandidatengene?

Hinsichtlich dieser Fragen stellen wir folgende Hypothesen auf:
(4) Einzelne wichtige Genorte tragen substantiell zur Adaptation bei.
(5) Es sind die gleichen Genorte, welche in verwandten Arten massgeblich Anteil an der Anpassung an einen bestimmten Umweltfaktor haben.
(6) Gewisse Kandidatengene ermöglichen eine überdurchschnittliche Fitness in ihrer ursprünglichen Umgebung, verursachen aber eine reduzierte Fitness in anderen Umgebungen.

• Felix Gugerli Künzle
  

• Rolf Holderegger