Auswirkungen von Schwermetallstress auf die genetischen Strukturen verschiedener Fichtenprovenienzen

Göttingen

1994

91 S.

105 Lit. Ang.

Bandaufführung

66017

Der Vergleich der phänotypischen Entwicklung und der genetischen Strukturen von Ausgangsmaterial und Überlebenden, der aufgrund des Versuchsaufbaus und insgesamt grossen Stichproben als relativ gut abgesichert gelten kann, ergab unter dem selektierenden Einfluss schwermetallkontaminierter Böden an einigen Genloci deutliche Viabilitätsunterschiede einzelner Genotypen. Ein Vergleich der Mortalitäten und Wuchsleistungen der sechs Provenienzen ergab große Unterschiede. Die Provenienz mit den geringsten Wuchsleistungen und der höchsten Mortalität fiel durch den geringsten Anteil viabler Genotypen auf. Eine Provenienz aus dem Erzgebirge zeichnete sich durch überlegene Wuchsleistungen, geringe Mortalität und hohe Anteile viabler Genotypen aus. Die Veränderungen der genetischen Strukturen im Vergleich von Altbeständen und Naturverjüngung ergaben nur teilweise übereinstimmende Beobachtungen. Da dieser Vergleich nur unter Annahmen möglich ist, welche die Interpretation u.U. stark verfälschen können, können die Ergebnisse nur zur Orientierung verwendet werden. In einem Überblick über den Genpool der Kollektive Ausgangsmaterial und Überlebende konnte festgestellt werden, dass sich weder die Diversität noch die Differenziertheit unter Schwermetallstress nennenswert vermindert. Die allelische Vielfalt in der Population der Überlebenden ist jedoch geringer als im Ausgangsmaterial. Daher kann behauptet werden, dass Stress einige seltene Varianten besonders betrifft und ausselektiert. Am Genlocus LAP-B konnte ein deutlicher Vorteil des heterozygoten B1B2 festgestellt und indirekte Selektion mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden. Es kann vermutet werden, dass die von diesem Heterozygoten kodierten Enzyme eine höhere Effizienz im Stoffwechsel besitzen oder verlustärmer arbeiten. Eine im Vergleich zu anderen Genotypen geringere Hemmung durch Schwermetallionen erscheint weniger plausibel. Die beobachteten Veränderungen der genetischen Strukturen am Genlocus LAP-B bedingen voraussichtlich weder für die Population der Überlebenden, noch für deren (hypothetische) Nachkommenschaft negative Konsequenzen. Auch am Genlocus PEPCA konnte ein deutlicher Heterozygotenvorteil unter Schwermetallstress aufgezeigt werden. Schädigende Folgen können weder für die Population der Überlebenden, noch für deren Nachkommenschaft hergeleitet werden. Als Erklärung dieser Beobachtung kann eine effizientere, sparsamere REPCA-Reaktion des Genotyps A1A2 bei der Bereitstellung von Oxalacetat als Grundbaustein für die Aminosäure-Synthese, die unter Schwermetallstress in Zusammenhang mit der Phytochelatin-Synthese besonders wichtig erscheint, dienen. Von den untersuchten Genloci des Energiestoffwechsels wurden deutliche Reaktionen an den Genloci G-6-PDH-A, 6-PGDH-B und -C gefunden. Dem oxydativen Pentosephosphatweg kann daher und in Übereinstimmung mit ähnlichen Versuchen eine besondere Bedeutung für das Überleben unter Stress beigemessen werden. Als biochemische Erklärung für die Funktion der G-6-PDH- und 6-PGDH-Enzyme kann die Bereitstellung von Reduktionsäquivalenten für verschiedene Synthesen dienen. Eine heterozygote Besetzung ist für die beiden 6-PGDH Genloci vorteilhaft, am Genlocus G-6-PDH-A erwies sich der Genotyp A2A2 als besonders günstig. In der Mehrzahl der von Stress beeinflussten Enzymgenloci bietet eine heterozygote Ausstattung Vorteile, der Genlocus G-6-PDH-A stellt eine Ausnahme dar.