Analyse des Pangenoms der Buche zur Aufklärung der Rolle struktureller genetischer Variation bei der lokalen Anpassung und der Ausprägung adaptiver Merkmale unter verschiedenen Umweltbedingungen

• Antragsteller: Dr. Niels Müller
• Fachliche Zuordnung: Forstwissenschaften ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545520056

Die Rotbuche (Fagus sylvatica L.) ist eine der wichtigsten Baumarten Europas mit großer ökologischer, ökonomischer und kultureller Bedeutung. Obwohl eine zunehmende Beeinträchtigung durch den Klimawandel vorhergesagt wird, bieten die breite ökologische Amplitude und das hohe Maß an genetischer Vielfalt ein großes adaptives Potential. In diesem Projekt möchten wir die Rolle struktureller genetischer Variation bei der adaptiven Differenzierung und die Effekte von Genotyp-Umwelt Interaktionen in zwei parallelen Versuchsflächen in Frankreich und Deutschland untersuchen, um zu verlässlicheren Vorhersagen über die zukünftige Stabilität von Buchenwaldökosystemen beizutragen. Dazu planen wir zuerst ein Pangenom der Buche zu generieren. Dieses Pangenom wird die genomweite strukturelle genetische Variation, d.h. große DNA-Sequenzpolymorphismen wie Insertionen oder Deletionen, über das Verbreitungsgebiet abbilden. Dafür werden wir 24 genetisch diverse Buchenindividuen aus verschiedenen geographischen Regionen und mit verschiedenen Phänotypen auswählen, sequenzieren und assemblieren. Zusätzlich werden wir Drohnen-basierte Hochdurchsatz-Phänotypisierungen adaptiver Merkmale, wie beispielsweise dem Blattaustrieb, auf den zwei Versuchsflächen durchführen. Diese Flächen umfassen Bäume aus 102 über das Verbreitungsgebiet der Buche verteilten Populationen. Durch das Mapping von Resequenzierungsdaten von je 1.000 und 1.800 Individuen der französischen und der deutschen Fläche auf das Pangenom können wir pangenomweite Assoziationsstudien (panGWAS) und pangenomische Genotyp-Umwelt Assoziationen (panGEAs) rechnen. Anschließend werden wir unterschiedliche Effekte der identifizierten Genvarianten unter den zwei Umweltbedingungen analysieren. Das Ausmaß dieser Genotyp-Umwelt Interaktionen spielt eine wichtige Rolle bei der genomischen Vorhersage von der Leistungsfähigkeit von Bäumen unter aktuellen und zukünftigen Klimabedingungen. Schließlich möchten wir potentielle Effekte von natürlicher Selektion auf den zwei Flächen innerhalb einer Generation untersuchen. Zusammenfassend soll dieses Projekt unser Wissen über die genetischen Grundlagen lokaler Anpassung bei der Buche erweitern und Vorhersagen über die zukünftige Stabilität von Buchenwäldern verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Dr. Ivan Scotti