Entwicklung molekulargenetischer Marker bei der Fichte (Picea abies (L.) Karst) und deren Anwendung für genetische Erhebungen in umweltbelasteten Populationen : Dissertation, Technische Universität München, Fakultät für Forstwissenschaft und Ressourcenmanagement

München

2002

180 S.

Monographie

146094

Die Fichte (Picea abies (L.) Karst.) gehört sowohl aus ökonomischer wie auch aus ökologischer Sicht zu den wichtigsten Baumarten Europas. Ihre Bestände sind nach wie vor von sogenannten neuartigen Waldschäden betroffen, auch wenn in den letzten Jahren anthropogene Schadstoffimmissionen abgenommen haben. Die Auswirkungen der Selektion in umweltbelasteten Beständen auf die genetische Zusammensetzung der Populationen wurden bislang mit Isoenzym-Genmarkern beschrieben. Die heutzutage gegebenen Möglichkeiten zur Erweiterung des genetischen Markerspektrums auf DNA-Ebene für das Kern- wie auch für das Organellengenom eröffnen neue Chancen, Anpassungsprozesse in Freilandpopulationen zu untersuchen. Aus diesem Zusammenhang ergaben sich die Zielsetzungen der Arbeit: Zunächst sollten neue Kern-DNA-Marker entwickelt und auf ihre Eignung für populationsgenetische Studien getestet werden. Der zweite Schwerpunkt lag in der Anwendung dieser Marker sowie etablierter Chloroplasten-Mikrosatelliten zur Untersuchung der Auswirkungen von unterschiedlicher Umweltstbelastung auf die genetische Struktur von Fichtenpopulationen. Klassische Isoenzym-Genmarker wurden zusätzlich als Referenzdaten herangezogen. Ausgehend von 15 Gensequenzen und unterstützt von PCR-Techniken konnten sechs neue kodominante EST-Marker etabliert werden, die bisher nicht untersuchte Bereiche des Fichtengenoms identifizieren. Die Prüfung dieser locusspezifischen Marker in der Referenzpopulation Kranzberger Forst belegen ihre gute Eignung zum Nachweis und zur Quantifizierung genetischer Variation innerhalb von Populationen. Im Vergleich zu Isoenzym-Genmarkern zeigen sie eine gleichmäßigere Allelverteilung und lassen damit ein hohes Maß an genetischer Diversität und Heterozygotie erfassen. Ergänzende Überprüfungen der Rekombination erbrachten keine Hinweise auf Kopplungen zwischen den Loci der neuen Marker. Für die ökologisch-genetischen Studien wurden Fichtenpopulationen aus drei verschiedenen Stressszenarien herangezogen. Hauptstressoren waren Schwermetalle und SO2 an einem Standort in der slowakischen Spis Region, SO2 in einer Mischklonplantage im sächsischen Erzgebirge und Streusalz im bayerischen Mönichswald bei Gunzenhausen. An jedem Standort wurden in zwei Versuchsflächen jeweils die Individuen entgegengesetzter Merkmalsausprägungen bezüglich ihrer Sensitivität gegenüber den einwirkenden Schadstoffen (sensitiv vs. tolerant) bestimmt. Die genetische Struktur sensitiver und toleranter Fichtenkollektive wurden anhand von acht DNA-Markern und 19 Isoenzym-Genloci für das Kerngenom sowie mit Hilfe von drei Mikrosatelliten für das Chloroplastengenom ermittelt.