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Projektdatenbank - Details

Verbundvorhaben: Trockenheitsgefährdung und Anpassungspotenzial unterschiedlicher Fichtenpopulationen; Teilvorhaben 1 - Akronym: Fichte-Trockenheit

Anschrift
Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Waldökosysteme
Alfred-Möller-Str. 1
16225 Eberswalde
Kontakt
Prof. Dr. Andreas Bolte
Tel: +49 3334 3820-344
E-Mail schreiben
FKZ
22WB408301
Anfang
15.12.2015
Ende
31.03.2020
Ergebnisdarstellung
In der Trockenstress-Simulation ließen sich Unterschiede in der Trockenheitstoleranz zwischen den Herkünften erkennen. So sind die 3 Hochlagenherkünfte aus Bayern deutlich sensitiver gegenüber Trockenstress als die deutsche Tieflandsherkunft Nochten. Die übrigen 4 Herkünfte weisen eine mittlere Sensitivität auf. Der Zuwachs von dominanten Fichten auf den Monitoringflächen wird positiv von hohem sommerlichen Bodenwasserangebot sowie Niederschlag (Vorjahr und/oder Bezugsjahr) und negativ von hohen Temperaturen und Einstrahlung (besonders Vorjahr) bestimmt. Die Isotopen-Untersuchungen und die Wassernutzungseffizienz ergaben, dass sich standörtlich unterschiedliche Dispositionen der Monitoringflächen gegenüber Trockenstress sehr gut abbilden lassen. Auffällig war, dass die sehr feuchte Fläche Elberndorf (Nordrhein-Westfalen) schon bei mildem Wassermangel bereits Stressreaktionen zeigt, während die Bäume auf den trockeneren Flächen Schönborn und Cunewald (Tiefland Brandenburg, Sachsen) erst bei deutlich stärkerem Wassermangel Stress aufweisen. Dies deckt sich mit dem Befund, dass Tieflandsherkünfte eine stärkere Anpassung an Trockenstress aufweisen. Im Bereich Genetik konnte eine Liste mit SNP-Markerkandidaten zur Verfügung gestellt werden, die sowohl im Material der Markerentwicklung (2 x 13 Bäume) als auch im Material zur Markervalidierung (34 + 35 Pflanzen) deutlich über dem Durchschnitt liegende und gleichgerichtete Allelfrequenzverschiebungen zwischen den beiden phänotypisch unterschiedlich reagierenden Gruppen besitzen. Diese sollten mit einer großen Anzahl von phänotypisierten Individuen weiter getestet werden. Außerdem stehen die im Rahmen der Markerentwicklung identifizierten ca. 88 000 SNPs mit zugehörigen Informationen für weitere Projekte und andere Fragestellungen zur Verfügung. Darüber hinaus steht die im Projekt generierte Liste von Kandidatengenen, welche bei Trockenstress differentiell in Fichte exprimiert werden, zukünftigen Projekten zur Verfügung.
Aufgabenbeschreibung
Das Thünen-Institut war zentral an den Fragestellungen zur Trockenheitsresistenz unterschiedlicher Fichtenherkünfte beteiligt. Ziel war, in Analysen zur Mortalität an Jungpflanzen und in Untersuchungen zum Baumwachstum und zur Wassernutzungseffizienz in Altbeständen, die Reaktion von Fichtenherkünften auf Trockenheit zu erfassen. Zusätzlich wurden Genmarker entwickelt, die mit Trockenheitstoleranz bei der Baumart Fichte assoziiert sind. Die Forschungen erfolgten zum einen an 960 Fichtensämlingen von 8 Herkünften bei experimentell simulierter Trockenheit im Gewächshaus. Die Reaktion auf die Abnahme des pflanzenverfügaren Bodenwassergehaltes wurde anhand verschiedener Größen untersucht wie z.B. der Absterberate und dem Pre-dawn-Pflanzenwasserpotenzial der Pflanzen. Zum anderen wurden in fünf Monitoringflächen 18 bis 20 Bohrkerne entnommen, um und an diesen das Wachstum, die Trockenstress-Reaktion und die intrinsische Wassernutzungeffizienz (iWUE) zu untersuchen. Zur Entwicklung von Markern für das Merkmal Trockentoleranz bei der Baumart Fichte kam ein experimenteller Minimalansatz zum Auffinden assoziierter genetischer Marker ähnlich einer "Bulk Segregant Analysis" zur Anwendung. Eine kleine Anzahl von 26 Bäumen mit möglichst extremer Ausprägung von Trockenheitsreaktion (13 tolerante und 13 sensitive Bäume) wurde aus einer 50 Jahre alten Herkunftsversuchsfläche mittels Jahrringanalysen ausgewählt. Von diesen 26 Bäumen wurde das Exom von ca. 500 Kandidatengenen sequenziert, die nach RNA-Sequenzierungen aus Pflanzen eines Fichtenklons im Gewächshausexperiment mit und ohne Trockenstress identifiziert wurden. Die Exomsequenzen wurden auf das Fichten-Referenzgenom gemappt und damit ca. 88 000 SNPs in den 26 untersuchten Bäumen detektiert. Als potentielle genetische Marker wurden für die Validierung solche SNPs ausgesucht, die eine möglichst große Allelfrequenzdifferenz zwischen den beiden Gruppen bei hoher statistischer Sicherheit aufwiesen.

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