Schnelle Evolution unter neuen Umweltbedingungen: ein artenübergreifender Ansatz

Rapid evolution in novel environment: a multispecies approach

  • Projekt

    © R. Nagel

    Eine der großen Herausforderungen in der aktuellen Naturschutzforschung ist es festzustellen, ob Organismen in der Lage sind, sich an die schnell wandelnde Umwelt anzupassen. Dies ist besonders für Pflanzen relevant, da sie nur begrenzte Fortbewegungsmöglichkeiten haben. Um pflanzliche Anpassung vorhersagen zu können, müssen wir aktuell ablaufende, schnelle Evolution verstehen. Es existiert ein relativ gutes Wissen über schnelle Evolution bei einigen Modell-Pflanzenarten. Für ein generelles Bild bedarf es jedoch der Information über eine größere Zahl von Nicht-Modell-Pflanzenarten.

    Dieses Projekt zielt auf die schnelle Evolution in 20 häufigen wilden Grasland-Arten. Wir nutzen dabei die Vorteile der in Deutschland etablierten Produktion von Regio-Saatgut, das für die Renaturierung eingesetzt wird. Samen vieler Arten werden dazu in Wildpopulationen gesammelt, in Kultur genommen und über maximal 5 Generationen zur Vermarktung vermehrt. In Kultur sind die Wildpflanzen einer neuen Umwelt ausgesetzt und passen sich möglicherweise daran an. Die Samenerzeugung von Regiosaatgut stellt somit ein großes unbeabsichtigtes Evolutionsexperiment dar.

    Wir werden Samen eines Samenarchives eines Regiosaatgut-Produzenten benutzen. Wir werden Pflanzen aus Samen anziehen, die aus 5 aufeinanderfolgenden Generationen stammen (beginnend mit der Wild-Sammlung bis zur vierten Kulturgeneration) und in einem Experimentalgarten (common garden) etablieren. Da diese Pflanzen derselben Umwelt ausgesetzt sind, können wir erbliche phänotypische Merkmale vergleichen und evolutionäre Veränderungen feststellen, die sich über die Generationen entwickelt haben. Insbesondere werden wir (1) die Größe der evolutionären Veränderungen nach dem Transfer in die neue Umwelt der Kultur über viele Arten quantifizieren und vergleichen; (2) testen ob gleiche Selektionsbedingungen zur Selektion gleicher Phänotypen führen; (3) testen, ob es im Multiartenvergleich zu einem evolutionären Zielkonflikt zwischen Anpassung an Kulturbedingungen und anderen fitness-relevanten Merkmalen kommt, insbesondere der Toleranz gegenüber biotischem und abiotischem Stress. Um diese Ziele zu erreichen, werden wir eine Reihe von Garten-Experimenten durchführen und molekulare Marker untersuchen.

    Insgesamt wird das Projekt das evolutionäre Potential und die Evolutionsgeschwindigkeit an vielen einheimischen Wildpflanzen feststellen. Dies ist sowohl wichtig für das grundlegende Verständnis von schneller Evolution als auch für die Anpassung von Naturschutzstrategien. Des Weiteren kann das Projekt möglicherweise kritische Schritte und Zielkonflikte bei der Kultivierung von Wildarten benennen.

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