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

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 von Arabis alpina, Cardaminopsis halleri und Cardamine resedifolia, die als Kreuzblütler-Arten mit der Modellpflanze Arabidopsis thaliana verwandt sind. Die Untersuchungsarten unterscheiden sich im Fortpflanzungssystem, in der Wuchsform oder der Höhenverbreitung, weshalb sie sich für die vergleichende Untersuchung von paralleler Anpassung eignen. Wir erfassen die natürliche genetische Variation in mehreren Populationen, die in Landschaften mit unterschiedlichen Standortfaktoren gesammelt wurden. Mit Hilfe moderner Sequenzierungstechnologie charakterisieren wir das Genom von mehreren Individuen pro Population gleichzeitig (PoolSeq).

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.