Auswirkung von ex situ-Kultivierung zur Erhaltung gefährdeter Arten auf deren epigenetisches Profil
Abstract
Ex situ-Kultivierung in Botanischen Gärten könnte eine Möglichkeit sein, gefährdete Pflanzen vor dem Aussterben zu bewahren. Wichtig ist dabei aber, dass die genetische Variation der Pflanzenpopulationen erhalten bleibt. Neuere Studien weisen darauf hin, dass ex situ-Kulturen im Vergleich zu ihren Ursprungspopulationen genetisch verarmt sind; dies umso mehr je geringer die Anzahl an Pflanzen ist, mit denen die ex situ-Kultur begründet wurde. Über die genetische Variation hinaus können außerdem auch epigenetische Modifikationen ein und desselben Genotyps unterschiedliche Phänotypen ausbilden. Epigenetische Information beinhaltet erbliche Signale (z.B. DNA-Methylierungen), die die Genexpression beeinflussen, die aber nicht in der primären Nukleotidsequenz kodiert werden. DNA-Methylierung ist eine einfache chemische Veränderung der DNA, die ein verringertes Ablesen eines bestimmten Gens oder gar die komplette Stilllegung des Gens bewirkt. Jüngere Forschungsergebnisse legen nahe, dass sich Pflanzen durch epigenetische Veränderung viel schneller (innerhalb weniger Generationen) an sich verändernde Umweltbedingungen anpassen können als durch Veränderungen der primären Nukleotidsequenz. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass epigenetische Veränderungen bei der Studie von adaptiver erblicher Variation mitberücksichtigt werden müssen. In ex situ-Kulturen, die unter den von den natürlichen Bedingungen abweichenden Bedingungen gedeihen (z.B. Abwesenheit von konkurrierenden Arten, unterschiedliches Spektrum an Parasiten bzw. Fraßfeinden, bessere Nährstoff- und Wasserversorgung, etc.), könnten rasche Veränderungen in den epigenetischen Signalen und damit in der Genexpression passieren. Diese Veränderungen könnten erblich weitergegeben werden, was wiederum bedingen könnte, dass ex situ-Kulturen ihre Fähigkeit verlieren, sich an ihren ursprünglichen Standort optimal anpassen zu können. Wir wollen deshalb der Frage nachgehen, innerhalb wie vieler Generationen von ex situ-Kultivierung Pflanzen ihre epigenetische Ausstattung verändern. Unser Untersuchungsobjekt ist das Braune Zypergras (Cyperus fuscus) aus der Familie der Sauergräser (Cyperaceae), welches sich in der Diasporenbank der BOKU befindet. Über den zeitlichen Rahmen von 4 Generationen sollen die kultivierten Pflanzen in Hinsicht auf ihre epigenetische Ausstattung untersucht werden. Die 4 Generationen sollen auch mit der Ursprungspopulation verglichen werden. Wir planen mittels spezifischer molekulargenetischer Methoden (AFLP und MSAP) zu untersuchen, wie sich die genetische und epigenetische Differenzierung in der ex situ-Kultur über die Generationen hinweg im Vergleich zur Originalpopulation entwickelt.
Ex situ-Kultivierung MSAP Epigenetische Veränderungen
Publikationen
Fitness und Keimfähigkeit von Cyperus fuscus in naturnahen und sekundären Habitaten
Autoren: Böckelmann, J., Bernhardt, K.-G., Tremetsberger, K.-G.; Šumberová, K. Jahr: 2014
PUBLIZIERTER Beitrag für wissenschaftliche Veranstaltung
Mitarbeiter*innen
Karin Tremetsberger
Priv.-Doz. Mag. Dr. Karin Tremetsberger
karin.tremetsberger@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-83113
Projektleiter*in
01.12.2012 - 31.12.2014
BOKU Partner
Externe Partner
Universität Wien, Department of Systematic and Evolutionary Botany
Dr. Ovidiu Paun
Partner