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Spatial composition of pollen-mediated gene flow in sessile oak

Quelle: Forstarchiv 83; 1, 12-18 (2012)
Autor(en): BUSCHBOM J, GIMERTHAL S, KIRSCHNER P, MICHALCZYK I M, SEBEN A, SCHUELER S, SCHLÜNZEN K H, DEGEN B

Abstract: The evolutionary consequences of gene flow are determined by its genetic composition, that is, the relative contributions of gene sources from different spatial origins and scales. In the present study we investigated multiscale pollen-mediated gene flow in sessile oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) across the fragmented landscape of northern Germany. Application of the mesoscale meteorological transport model METRAS+Pollen allowed us to differentiate and quantify within-stand, regional and supra-regional pollen dispersal. The simulation results were compared to the results of microsatellite-based paternity reconstructions within and between 3 oak stands. Simulations with the population-genetic model EcoGeneLandscape evaluated the robustness of the gene flow results to different levels of fragmentation. Within-stand gene flow dominated the reproductive system (METRAS+Pollen: 55% – 87%; empirical: 75% – 80%). Regional pollen sources within a focus area of 5 km x 5 km centred on the stands contributed with 9% – 40% the largest fraction of immigrant pollen. Supra-regional gene flow amounted to 5%. This general partitioning of multiscale gene flow persisted if the area of oak forest in the studied landscape was increased from 15% to 25% (10% – 36% external gene flow). In addition, reproductive connectivity between stands was not disrupted, even if the extent of oak forests was reduced to 5% (4% – 14% external gene flow). The results show that fragmented stands of sessile oak within the main part of the species’ distribution range form a reproductive network.


Die räumliche Zusammensetzung des pollen-vermittelten Genflusses bei Traubeneiche

Kurzfassung: Die evolutionären Konsequenzen von Genfluss werden durch die räumliche Gliederung der Herkunftsquellen und somit seine genetische Zusammensetzung bestimmt. Im durchgeführten Projekt untersuchten wir pollen-vermittelten Genfluss bei der Traubeneiche (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) über mehrere räumliche Skalen in der fragmentierten Landschaft Norddeutschlands. Die Anwendung des mesoskaligen meteorologischen Transportmodells METRAS+Pollen ermöglichte es, bestandsinterne, regionale und überregionale Genflussfraktionen zu differenzieren und quantifizieren. Die Modellergebnisse wurden mit den Ergebnissen von mikrosatellitenbasierten Vaterschaftsanalysen in drei Eichenbeständen verglichen. Die Robustheit der Ergebnisse in Bezug auf unterschiedliche Ausmaße an Fragmentierung wurde durch Simulationen mit dem populationsgenetischen Modell EcoGeneLandscape untersucht. Bestandsinterner Genfluss dominierte das reproduktive System der Traubeneiche (METRAS+Pollen: 55 % – 87 %; Vaterschaftsanalysen: 75 % – 80 %). Regionaler Genfluss im 5 km x 5 km Fokusgebiet trug mit 9 % – 40 % den Hauptanteil am Eintrag von Fremdpollen in die Bestände bei. Überregionaler Genfluss war mit etwa 5 % niedrig, aber beständig vorhanden. Die Ergebnisse von EcoGeneLandscape zeigten, dass das Ausmaß an externem Genfluss sich nur leicht erhöhte, wenn der Anteil an Eichenfläche in der Untersuchungslandschaft von 15 % (9 % – 30 %) auf 25 % (10 % – 36 %) gesetzt wurde. Eine Reduzierung der Eichenfläche auf 5 % bewirkte kein Abreißen der reproduktiven Konnektivität zwischen den Fragmenten (4 % – 14 %). Diese Ergebnisse zeigen, dass fragmentierte Eichenbestände im Hauptverbreitungsgebiet der Traubeneiche ein reproduktives Netzwerk bilden.

© DLV München

 

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