Lokalanpassung bei Nothofagus pumilio entlang des Breitengrad-Gradienten der Anden

• Antragsteller: Professor Dr. Lars Opgenoorth, seit 10/2021
• Fachliche Zuordnung: Forstwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410759149

Im Zuge der Zunahme von Stressereignissen durch den anthropogenen Klimawandel ist die Untersuchung des adaptiven Potentials von Wäldern ein zentrales und aktives Forschungsfeld in der evolutionären Forstökologie. Der Erfolg dieses Forschungsfeldes war bisher durch limitierte genomische Ressourcen, Fehlen von hochauflösenden Umweltinformationen, und den Schwierigkeiten, Bäume in ihren natürlichen Populationen zu phänotypisieren, eingesschränkt. In diesem Projekt nutzen wir i) die hervorragenden Voraussetzungen der Breitengrad- und Höhengradienten der Anden für die Untersuchung von Lokalanpassung in Stoffwechselwegen, die mit Licht und Klima zusammenhängen und ii) die genomischen und phänotypischen Ressourcen, die für sieben Baumarten im Rahmen des H2020 Projektes GenTree erstellt wurden.Konkrete Ziele dieser Studie sind i) die Identifikation der genetischen und phänotypischen Basis von Lokalanpassung in der ökonomisch und ökologisch relevanten Baumart Nothofagus pumilio, ii) die Bestimmung der räumlichen Skala, auf der Demographie, natürliche Selektion, Genfluss und großräumige Umwelteinflüsse die genetische Diversität und Lokalanpassung beeinflussen und iii) die Untersuchung konvergenter Evolution zwischen der Südbuche und europäischen Baumarten. Dazu werden wir die genetische Variation in ~ 1,000 Kandidatengenen aus relevanten Stoffwechselwegen gemeinsam mit phänotypischen Daten aus Holzbohrkernen (Dendrophänotypen) analysieren, um die genomische Antwort von Individuen und Population auf Umweltunterschiede entlang des Breitenkreis- und des Ost-West Gradienten (Niederschlag und Temperatur) der Anden zu erfassen. Durch Dendrophänotypen kann zudem die Reaktion von Bäumen auf Stress untersucht werden, der nicht im Zusammenhang mit den Gradienten steht, wie zum Beispiel ENSO-beeinflusste klimatische Variabilität und Insektenkalamitäten. Parallel dazu nutzen wir neutrale genetische Marker, um die Demographie der Populationen in den Assoziationsstudien berücksichtigen zu können, und um Genflussdistanzen zu bestimmen. Zuletzt untersuchen wir, ob Baumarten aus Patagonien und Europa durch konvergente Anpassung auf den untersuchten Selektionsdruck reagieren. Dafür werden Daten von sieben in GenTree untersuchten europäischen Baumarten hinzugezogen, unter anderem von den relativ nah verwandten Arten Fagus sylvatica und Quercus robur, sowie der entfernt verwandten Koniferenart Picea abies. Neben dem besseren Verständnis der genetischen Grundlagen für Lokalanpassung in essentiellen Merkmalen und der Identifizierung der räumlichen Skala genetischer Diversität und lokaler Adaptation, wird das Projekt helfen, die Implementierung eines gezielteren Managements forstgenetischer Ressourcen zu ermöglichen, z.B. bei der Ausweisung von Herkunftsgebieten für N. pumilio.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Professorin Dr. Katrin Heer, bis 9/2021