Neues FWF-Projekt: Rolle von Genomduplikation in sich ändernden Gebirgsräumen

Viele Pflanzen besitzen mehr als zwei Chromosomensätze. Eine kürzlich durchgeführte Analyse von Chromosomenzahlen hat gezeigt, dass die Häufigkeit polyploider Pflanzen mit zunehmender Entfernung vom Äquator zunimmt.
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Viele Pflanzen besitzen mehr als zwei Chromosomensätze in ihren Körperzellen; sie werden als „polyploid“ bezeichnet. Eine kürzlich durchgeführte weltweite Analyse von Chromosomenzahlen hat gezeigt, dass die Häufigkeit polyploider Pflanzen mit dem Breitengrad, also mit zunehmender Entfernung vom Äquator, zunimmt. Viel weniger ist über die Verteilung polyploider Pflanzen in Gebirgsregionen, zum Beispiel entlang des Höhengradienten, bekannt. In gemäßigten Gebirgsregionen könnte die Häufigkeit von Polyploiden einerseits zu höher gelegenen Habitaten hin ansteigen (aufgrund ihrer höheren Stresstoleranz) und mit andererseits mit wachsender Entfernung zu eiszeitlichen Refugien zunehmen (aufgrund ihrer besseren Wanderungsfähigkeit).

Mit Hilfe der Durchflusszytometrie, einer Methode zur Quantifizierung der DNA-Menge im Zellkern, wollen wir für mehrere zehntausend Individuen von Blütenpflanzen bestimmen, wie viele Chromosomensätze sie besitzen. Die Proben werden in 100 gleichmäßig über die Ostalpen verteilten Höhentransekten gesammelt. Diese Transekte erstrecken sich von 550 m unterhalb bis 550 m oberhalb der Baumgrenze. Anhand dieser Daten werden wir untersuchen, ob die Häufigkeit polyploider Pflanzen mit größerer Höhe und / oder mit größerer Entfernung zum nächsten Eiszeit-Refugium zunimmt. Weiters werden wir testen, ob sich die ökologischen (klimatischen) Nischen zwischen Individuen der gleichen Art, die eine unterschiedliche Anzahl von Chromosomensätzen aufweisen, unterscheiden. Mittels Modellierung für die Zukunft werden wir außerdem untersuchen, ob das Risiko des Aussterbens durch den Klimawandel für Individuen mit niedriger oder hoher Anzahl von Chromosomensätzen größer ist. Dadurch können wir das Ausmaß des zukünftigen Verlustes pflanzlicher Biodiversität abschätzen. Die vorgeschlagene Forschung stellt einen beispiellos breiten empirischen Test auf Landschaftsebene der seit langem bestehenden Hypothese einer positiven Assoziation zwischen dem Auftreten von Polyploidie und raumzeitlicher Umweltvariation dar – und deren Veränderung in Zeiten von starker Änderungen der Umwelt.

Das Projekt wird von Prof. P. Schönswetter (Universität Innsbruck, Österreich) geleitet und in Zusammenarbeit mit den nationalen Partnern Prof. Stefan Dullinger (Universität Wien, Österreich), sowie den internationalen Kooperationspartnern Dr. Filip Kolář (Karls-Universität, Tschechische Republik) und Dr. Petr Koutecký (Universität Südböhmen, Tschechische Republik) durchgeführt.

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