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Auswirkungen von Genfluss zwischen Beständen auf großräumige genetische Variationsmuster: Metapopulationsstudien am Beispiel des Sollings

Quelle: Forstarchiv 83; 1, 4-11 (2012)
Autor(en): GILLET E M, ZIEHE M

Kurzfassung: Zeitlich nicht vorhersehbare Variation in den Umweltbedingungen kann die Stabilität von Populationen gefährden. Hoher Anpassungsdruck ist dabei zumeist mit einer deutlichen Verringerung der Populationsgrößen verbunden, was Drift-bedingt genomweit mit einem Verlust an genetischer Variation und damit verminderter Anpassungsfähigkeit einhergehen kann. Mechanismen, welche der Erhaltung oder sogar der Wiedergewinnung genetischer Variation dienen, sind dann besonders gefordert. Genfluss (Migration) aus anderen Populationen ist im Gegensatz zur Mutation ein Mechanismus, durch welchen ein anpassungsbedingter Verlust an genetischer Variation auch (angesichts des Klimawandels) in kürzeren Zeiträumen kompensiert werden könnte. Ob dies ausreichend wirksam gelingt, hängt jedoch maßgeblich von Ausmaß und Richtung des Genflusses ab. Um mögliche Auswirkungen von Genfluss zwischen Populationen auf die genetische Variation innerhalb von Populationen zu demonstrieren, wurden verschiedene Szenarien entworfen, die sich auf GIS-Daten von fünf Buchenbeständen im Solling und die dort vorherrschende Windrichtung beziehen. Mithilfe des stochastischen Metapopulationsmodells metamodel und der zugehörigen Software simulierten wir die Auswirkung von Veränderungen in den Pollenverbreitungsrichtungen (A) auf die Stabilität des Bestandeskollektivs, einschließlich der Möglichkeit der Extinktion, (B) auf die Durchmischung der genetischen Information der einzelnen Bestände durch Verfolgung von patrilinear-genealogischen Abstammungslinien via Pollen und (C) auf die Erzeugung von genealogischer Diversität aus anfangs undifferenzierten Beständen, wie sie etwa durch Saatgutmischungen entstehen.


Effects of gene flow between stands on large-scale patterns of genetic variation: Metapopulation analysis in the Solling

Abstract: Unpredictable changes in environmental conditions over time can endanger the stability of populations. High adaptational pressure usually results in a considerable reduction in population size. The subsequent genome-wide loss of genetic variation due to drift can in turn lower the population’s adaptability to future environmental conditions. Mechanisms that serve the maintenance or even the restoration of genetic variation are especially needed during adaptation. In contrast to mutation, gene flow (migration) from other populations is a mechanism that can compensate the loss of genetic variation from adaptation relatively quickly. Whether this succeeds critically depends on the amount and direction of gene flow. In order to demonstrate the possible effects of gene flow between populations on the genetic variation within populations, we developed scenarios for five beech stands in the Solling based on GIS-data of the stands and assumptions on the predominant wind direction. With the help of the stochastic metapopulation model metamodel and its implementation software, we simulated the effects of changes in pollen flow direction (A) on the stability of this collection of stands, including the possibility of extinction, (B) on the mixing of genetic information among the stands by observing the patrilinear-genealogical lines of descent through pollen, and (C) on the development of genealogical diversity within initially undifferentiated stands, as in seed mixtures.

© DLV München

 

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