QuercAdapt - Zusammenhang zwischen ökologischen Gradienten und adaptiver genetischer Variation bei Eichen

Aufgrund der gegenwärtigen Klimaveränderungen ist in der forstlichen Praxis vermehrt mit Pflanzung zu rechnen, um das Baumarten-Portfolio waldbaulich auf zukünftig veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Das Ziel des Projekts QuercAdapt ist es, zu evaluieren, ob die in der Schweiz vorkommenden häufigsten Eichenarten (Stieleiche Quercus robur, Traubeneiche Q. petraea und Flaumeiche Q. pubescens) gemäss heutiger Herkunftsregionen und unter verschiedenen Klimaszenarien an ihre Umwelt angepasst sind.

Eichenbestand mit Naturverjüngung in Beillon (VS), einem der niederschlagsärmsten Gebiete der Schweiz. Foto: S. Brodbeck (WSL)

Trieb einer Eiche zur morphologischen Bestimmung der Artzugehörigkeit. Foto: S. Brodbeck (WSL)

Mit einer Umweltassoziationsanalyse untersuchen wir  den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Genvarianten und lokalen Standortbedingungen. Dabei stehen topo-klimatische Faktoren und Aspekte des Wasser- und Nährstoffhaushalts im Vordergrund, die insbesondere bei der ökologischen Nische der drei wichtigsten Eichenarten in der Schweiz eine zentrale Rolle spielen. Mit dieser Studie versuchen wir folgende Fragen zu beantworten:

1) Zeigen Eichen Variation in Gen-codierten DNA-Abschnitten (Allele), welche mit Umweltfaktoren in Zusammenhang gebracht werden können?

2) Lassen sich Unterschiede in den Allelhäufigkeiten erkennen, die mit den für die Saatguternte abgegrenzten Umweltbedingungen in den verschiedenen Herkunftsregionen bzw. Saatguterntebeständen übereinstimmen?

3) Müssen aufgrund zukünftiger, durch Klimaänderung bedingter Umweltbedingungen die Abgrenzung der Herkunftsregionen oder die Auswahlkriterien für Saatguterntebestände neu beurteilt werden?

4) Kann die Angepasstheit einer Herkunft anhand der DNA des Vermehrungsguts bestimmt werden?

Wir verwenden modernste molekular-genetische Methoden (z.B. DNA-Microarrays), mit denen wir bei einer grossen Anzahl von Genen die Variation innerhalb der Populationen bestimmen können. Regressionsbasierte Analysen sollen aufzeigen, welche Genvarianten unter welchen standörtlichen Umweltbedingungen gehäuft auftreten. Dabei berücksichtigen wir auch die Artzugehörigkeit und die räumlich-genetische Struktur, die durch historische Prozesse, z.B. die nacheiszeitliche Rückwanderung, entstanden ist. Dazu verwenden wir nukleäre Mikrosatelliten und Marker aus dem Chloroplastengenom.
Aus den gewonnenen Erkenntnissen sollen Empfehlungen zur Relevanz der bestehenden Herkunftsregionen sowie zur Verwendung anpassungsfähigen Saatguts abgeleitet werden.

QuercAdapt ist ein Projekt im WSL Programm Wald und Klimawandel

Kontakt

• Felix Gugerli Künzle
  

• Christian Rellstab