Molekulare Untersuchungen zu Prozessen der Hybridisierung und Introgression zwischen Abies alba Mill. und sieben weiteren mediterranen Tannenarten
Final Report Abstract
Die Evolution der Gattung Abies im Mittelmeerraum hat zu einem Komplex aus Arten und Unterarten geführt, die sich taxonomisch nur schwer klassifizieren lassen. Diese Arten sind zwar größtenteils allopatrisch verbreitet, lassen sich aber experimentell erfolgreich kreuzen. Während der Klima-Zyklen des Quartärs verschoben sich die Verbreitungsgebiete dieser Arten wiederholt, so dass sich die Frage stellt, ob es zu einem sekundären Kontakt zwischen den Abies Taxa nach deren Diversifizierung kam oder ob die Arten seit ihrer Entstehung voneinander isoliert sind. Vorangehende Untersuchungen mit rein mütterlich vererbten Markern der Mitochondrien DNA zeigten eine scharfe räumliche Trennung mütterlicher Linien. In diesem Projekt wurden rein väterlich vererbte Marker der Chloroplasten DNA eingesetzt. Es wurde eine Kombination aus Markern mit hohen und niedrigen Mutationsraten eingesetzt, die größtenteils im Projekt neu entwickelt wurden. Die molekulare Variation dieser Marker wurde populationsgenetisch, geostatistisch sowie phylogenetisch analysiert und zeigte interessante räumliche Muster. Diese Muster unterschieden sich deutlich zwischen den Markern mit niedriger und denen mit hoher Mutationsrate. Die Marker mit niedriger Mutationsrate zeigten offensichtlich alte väterliche Linien, die schon vor der Aufspaltung der Arten existierten. Dabei zeigte sich, dass die zentrale und weit verbreitete Weißtanne A. alba alle alten väterlichen Linien besaß, während meisten anderen Arten nur jeweils eine Linie aufwiesen. Die räumliche Verteilung dieser Linien innerhalb von A. alba spiegelte annähemd die Verteilung aufdie übrigen Arten wider, was möglicherweise daraufhin deutet, dass A. alba der Vorfahr der anderen Abies-Arten im Mittelmeerraum ist. Da sich aber anhand der Daten kein belastbarer phylogenetischer Stammbaum berechnen ließ, muss diese Frage in weiterführenden Untersuchungen geklärt werden. Im Gegensatz zu den Markern mit niedriger Mutationsrate, zeigten die Marker mit hoher Mutationsrate, bei denen es sich um sog. Chloroplasten-DNA-Mikrosatelliten handelte, ein völlig anderes geographisches Muster. Die westlichen Arten A. pinsapo und A. numidica waren genetisch deutlich voneinander und von den übrigen Abies-Arten unterschieden. Die östlichen Arten A. nordmanniana, A. bornmülleriana, A. equi-trojani, A. cilicica und A. cephalonica waren zwar genetisch nicht so stark unterschiedlich, zeigten aber ebenfalls keine deutlichen Anzeichen für einen sekundären Kontakt. Einzig die parapatrischen Arten A. alba und A. cephalonica und deren vermuteter Hybrid A. borisii regis wiesen deutliche Zeichen für Hybridisierung und Introgression auf. Hier bleibt noch zu klären, ob es sich um einen Komplex aus ursprünglich zwei Arten oder um drei Arten handelt, da in A. borisii regis eine bisher unbekannte mütterliche Linie nachgewiesen werden konnte.
Publications
- (2009) Contrasting geographical patterns of ancient and modern paternal lineages in Mediterranean Abies species, Plant Systematics and Evolution
Liepelt S, Mayland-Quellhorst E, Lahme M, Ziegenhagen B
