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AdaptTree - Bedeutung epigenetischer Variation für die natürliche Anpassung von Bäumen an den Klimawandel
Hintergrund

Als langlebige Organismen mit festem Standort sind Bäume vom Klimawandel besonders betroffen, denn sie müssen sich innerhalb von 1-2 Baumgenerationen an massive Umweltveränderungen anpassen, ohne dabei in andere Habitate ausweichen zu können. Als Voraussetzung für eine natürliche Anpassung besitzen Bäume im Vergleich zu anderen Pflanzen eine höhere genetische Vielfalt innerhalb von Populationen (Hamrick and Godt 1996).


Die hohe phänotypische Plastizität beim Anbau auf verschiedenen Standorten weist zudem auf effiziente epigenetische Mechanismen hin, die eine umweltgesteuerte Genexpression ermöglichen.
Obwohl die Bedeutung epigenetischer Mechanismen bei der Ausprägung des Phänotyps erst im letzten Jahrzehnt erkannt wurde (Richards 2006; Bird 2007), ist für Bäume schon seit mehr als 20 Jahren aus Versuchsanbauten bekannt (Johnsen 1989; Skroppa et al 1994), dass Anpassungen an ein kälteres Klima (z.B. Frosthärte), bzw. der Verlust dieser Anpassungen innerhalb einer Generation erfolgen können (Box 1). Im vorliegenden Projekt wird nun geprüft, ob Anpassungen an ein wärmeres Klima ebenso schnell erworben werden können.

Ablauf des Projekts:



Ziele des Projekts
  • Bestimmung von epigenetischen Effekten bei der Bestäubung und Samenreife von Fichte, Lärche und Kiefer, wenn diese vom selben genetischen Ausgangsmaterial (Waldbestand oder Samenplantage) aber aus Reifejahren mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen stammen
  • Überprüfung ob Samen, die in trocken-warmen Jahren produziert wurden, epigenetische Anpassungen an ein wärmeres Klima und eine höhere Resistenz gegenüber klimainduziertem Stress besitzen (z.B. durch Trockenheit).
  • GGf. Entwicklung von möglichen Management Alternativen, mit denen epigenetische Prozesse für eine schneller Anpassung an den Klimawandel genutzt werden können.
Aufbau des Sämlingsexperiments




Ergebnisse und potentielle Anwendung

Forstliches Saat- und Pflanzgut wird in ausgewählten* Saatguterntebeständen oder Samenplantagen produziert. Die Verwendung des Vermehrungsguts richtet sich derzeit vor allem nach den forstlichen Herkunftsgebieten, der eine biogeografische Einteilung Österreichs zugrundeliegt. Sollte sich die Bedeutung epigenetischer Mechanismen auch für Anpassungen an ein wärmeres Klima bestätigen, so könnte in Zukunft Forstsaatgut vor allem in den bereits heute wärmebegünstigten Regionen Österreichs produziert werden. Z.B. könnte man Saatgutplantagen für Fichten im Weinviertel errichten. Daneben könnte Saatgut aus "wärmeren" Reifejahren gezielt für vom Klimawandel stärker betroffene Regionen verwendet werden, während Saatgut aus "kälteren" Reifejahren eher für den Einsatz in höheren Lagen eingesetzt wird. Die bereits heute eingesetzte Informationstools für die Forstpraxis und Forstbaumschulen www.herkunftsberatung.at könnte diese Empfehlungen gezielt umsetzen.


Poster AdaptTree


Projektpartner
Dr. Silvio Schüler, BFW, Institut für Waldgenetik

Laufzeit:
Jänner 2011 bis Dezember 2013

Projektfinanzierung:




Das Projekt wird finanziert durch den Klima- und Energiefond im Rahmen des Austrian Climate Research Program ACRP 2.


Literatur
Bird A. 2007. Perceptions of epigenetics. Nature, 447, 396-398.
Richards, E.J. 2006. Inherited epigenetic variation-revisiting soft inheritance. Nat. Rev. Genet., 7, 395¿401.
Johnsen Ø. 1989. Phenotypic changes in progenies of northern clones of Picea abies (L.) Karst. grown in a southern seed orchard. I. Frost hardiness in a phytotron experiment. Scandinavian Journal of Forest Research, 4, 317-330.
Skrøppa T. 1994. Growth rhythm and hardiness of Picea abies progenies of high altitude parents from seeds produced at low elevation. Silvae Genetica, 43, 95-100.
Hamrick, J.L., Godt, M.J.W., 1996. Effects of life history traits on genetic diversity in plant species. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 351, 1291-1298.
Skrøppa, T.; Tollefsrud, M.M.; Sperisen, C.; Johnsen, O., 2010: Rapid change in adaptive performance from one generation to the next in Picea abies - Central European trees in a Nordic environment. Tree Genet. Genomes 6: 93-99.

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