Wird interspezifischer Genaustausch die Arabis Flußauenarten vor dem Aussterben bewahren?

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Juliette de Meaux; Professor Dr. Aurélien Tellier
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447121532

Sowohl der globale Klimawandel als auch die fortschreitende Zerstörung von Ökosystemen haben dazu geführt, dass eine steigende Zahl von Arten vom Aussterben bedroht ist. Außerdem haben sich dadurch Verbreitungsräume von Arten verschoben, wodurch neue Muster von Genfluss entstehen können. Genfluss kann sowohl das Anpassungspotential bedrohter Arten erhöhen und so zu ihrem Überleben beitragen, als auch ihr Aussterben beschleunigen. Daher ist es Grundlegend für den Erhalt der Biodiversität, die Konsequenzen von Genfluss zu verstehen.Ziel dieser Studie ist es, Quantitative Genetik und Populationsgenomik zu kombinieren, um die evolutionäre Bedeutung des Genfluss zwischen Arabis nemorensis, einer stenöken Art der zentraleuropäischen Flussauen, und Arabis sagittata, einer eng verwandten Arten, die begonnen hat das gleiche Habitat zu besiedeln, zu erfassen. Das Vorkommen von A. nemorensis ist auf Flussauen beschränkt, wo sie den massiven Schwankungen der Umweltbedingungen durch regelmäßige Überflutung u.a. durch eine ausdauernde Samenbank widersteht, ein Merkmal, das bewiesenermaßen vielfältige Konsequenzen auf populationsgenetische Prozesse hat. Im Gegensatz dazu ist A. sagittata üblicherweise an trockeneren Standorten zu finden und ihr Vorkommen in Flussauen war bis jetzt nicht dokumentiert. Erste genetische Analysen haben jedoch gezeigt, dass A. sagtittata begonnen hat das Flussauenhabitat zu besiedeln und dort natürlich mit A. nemorensis hybridisiert, was in fertilen Nachkommen resultiert und somit interspezifischen Genfluss ermöglicht. Um zu bestimmen ob der Genfluss vorteilhaft ist, werden wir die Effekte von positiver und negativer Selektion auf die Genflussrate aufschlüsseln. Dazu werden wir 1) eine populationsgenomische Analyse durchführen um den historischen Verlauf des Genflusses zu rekonstruieren, 2) Loci, die ökologisch relevante Phänotypen (z.B. Überflutungstoleranz, Dürretoleranz, Lebensfähigkeit) kontrollieren, kartieren, 3) Transkriptomanalysen durchführen um neue Erkenntnisse über die entscheidenden Genfunktionen für Überflutungstoleranz zu gewinnen, 4) theoretische Methoden entwickeln um die Rate von adaptiven Einkreuzungen unter Einbezug der Effekte durch die Samenbank zu bestimmen, und 5) die Art und Stärke von Selektion, die auf eingekreuzte Gene wirkt, bestimmen. Dieses Projekt wird neue Methoden zur Erfassung der evolutionären Bedeutung von Genfluss in bedrohten Arten mit Samenbank entwickeln und validieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen