Genetische Variation, Polyploidie und Geographische Parthenogenese in der subtropischen Gräsergattung Paspalum

• Antragstellerin: Professorin Dr. Elvira Hörandl, seit 5/2018
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262509070

Polyploidy ist in Blütenpflanzen einer der wichtigsten Evolutionsprozesse, weil er eine Diversifizierung durch Genom-Verdoppelung fördert. In Polyploid-Komplexen wird die genetische Vielfalt durch den Reproduktionsmodus und die Bestäubungssyndrome gestaltet. Hybridisierung und Polyploidisierung verursachen allerdings einen genomischen Schock, der zu Änderungen im Reproduktionssystem, wie Selbstbefruchtung (Autogamie) oder asexuelle Fortpflanzung mittels Samen (Apomixis) führen kann. Sowohl Autogamie als auch Apomixis sind Mechanismen, die uniparentale Reproduktion erleichtern und daher die Fähigkeit zur Kolonisierung erhöhen, wo Bestäuber oder Kreuzungspartner eingeschränkt zur Verfügung stehen (Baker´s law). Die Sicherung der Reproduktion durch Autogamie bzw. durch Apomixis kann die Ausbreitung fördern (z.B Geographische Parthenogenese), jedoch könnte dieser Vorteil durch seed discounting, Verlust genetischer Variation und, bei Selbstung, durch Inzuchtdepression reduziert werden. Andererseits könnten apomiktische Populationen von Nischendifferenzierung verschiedener Klone (Frozen Niche Variation Model) oder durch Generalisten (General-Purpose-Genotypes) profitieren. Um die komplexe Dynamik zu untersuchen, welche die geographische Verbreitung und Ploidiestufen in natürlichen Populationen bestimmt, werden wir das Modellsystem Paspalum spp. zur Untersuchung verwenden (Vorkommen von sexuell selbststerilen / selbstfertilen diploiden, sexuell selbststerilen / selbstfertilen tetraploiden, apomiktischen selbstfertilen tetraploiden Arten). Die Konsequenzen von Autogamie vs. Allogamie, diploid vs. polyploid, sexuell vs. apomiktisch hinsichtlich genetischer Variabilität und Diversität von Zytotypen werden in natürlichen Populationen untersucht. Ploidiestufen und Reproduktionsmodus werden mittels Durchflusszytometrie untersucht, die genetische Variation innerhalb und zwischen Populationen wird mit Amplified Fragment Length Polymorphisms und Mikrosatelliten festgestellt werden. Der Vergleich verschiedener Reproduktionssysteme und Ploidiestufen wird die Bedeutung dieser Faktoren für die Evolution und Biogeographie bei Pflanzen zeigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Argentinien
• Partnerorganisation: Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
• Beteiligte Personen: Privatdozentin Dr. Ana Honfi; Privatdozent Dr. Eric Martinez
• Ehemaliger Antragsteller: Diego Hojsgaard, Ph.D., von 4/2018 bis 5/2018