Biogeographie, Diversität und Fitness von Steppenpflanzen

Die genetische Diversität von Pflanzenarten variiert innerhalb ihrer Verbreitungsareale. Dem "Central-Marginal Model" (CMM) folgend sollten Populationen an der Peripherie weniger divers sein als jene im Verbreitungszentrum. Diese Hypothese hat ökologische und/oder genetische Ursachen bzw. Kon¬sequenzen und kann zudem mit reduzierten Populationsdichten und einer höheren Populationsdynamik in peripheren Populationen korrelieren. Diese Abnahme der Populationsdichte resultiert aus einem verringerten Reproduktionserfolg, einer geringeren Keimungsrate und/oder einer schlechteren Etablierung der Pflanzen aufgrund suboptimaler Umweltbedingungen am Rand ihres Verbreitungs¬gebietes. Andererseits können diese "grenzwertigen" Bedingungen in peripheren Habitaten die Entstehung evolutionärer Neuerungen fördern und sind solche Populationen bedeutend für das langfristige Überleben von Arten. Selbstverständlich prägt auch die biogeographische Geschichte der Populationen/Arten ihre genetischen Diversitätsmuster entscheidend. Es ist daher das Ziel des vorliegenden Projektes vielfältige Muster genetischer Diversität und Fitness entlang eines biogeographischen Transektes von zentralen zu peripheren Pflanzen-Populationen vergleichend zu untersuchen. Die vier ausgewählten Steppenarten teilen wahrscheinlich ihre Geschichte und zeichnen sich durch ihre westlichsten Vorkommen im zentralen Europa aus: Carex supina, Inula germanica, Oxytropis pilosa und Poa badensis. Ihre historische Biogeographie (Test von "sukzessiver" Vikarianz als grundlegendem Prozess) soll mit Hilfe molekulargenetischer Methoden (AFLPs, cpDNA-RFLPs) in einem zentral-peripheren Transekt von Ungarn im Südosten über Österreich bis an die westliche Peripherie in Deutschland charakterisiert werden. Die AFLP-Daten sollen zudem zur zeitlichen Datierung der (Vikarianz-)Ereignisse genutzt werden. Aufgrund von zeitlich differenzierten Isolationsprozessen erwarte ich die stärkste Divergenz zwischen den westlichen Pflanzen (Deutschland) und den ungarischen Populationen. Die österreichischen Populationen sollten hier eine intermediäre Stellung einnehmen und sich somit ein innerartlich sukzessives Vikarianzmuster zeigen. Darüber hinaus nehme ich an, dass genetische Diversität und Fitness der Pflanzen dem CMM folgend variiert. Hierzu werden Arten mit gemeinsamer Geschichte, aber verschiedenen Bestäubungsmechanismen (Tier- u. Windbestäubung) mittels unterschiedlicher Diversitätsmaße basierend auf AFLPs und cpDNA-RFLPs analysiert. Die beobachteten Diversitäten sollen außerdem mit Populationsdichten und möglicherweise auch mit DNA-Gehalten/Ploidie-Stufen korreliert sein. Ein denkbarer Fitness-Gradient vom Zentrum zum Arealrand wird neben im Freiland erhobenen Parametern (z.B. Samenansatz, Samengewichte) für zwei Arten (Oxytropis, Poa) weiterhin in einem Konkurrenz-Kulturexperiment entlang desselben Transektes getestet. Vor dem Hintergrund potentiell vorhandener, lokaler Adaptationsprozesse (z.B. am Arealrand) soll schliesslich mit Hilfe eines FST-basierten Genom-Scans nach AFLP-Fragmenten, die gegebenenfalls unter Selektion stehen, gefahndet werden.