Die Lösung eines evolutionären Rätsels:
Wie sich der Apfel und seine verwandten Arten entwickeln


Äpfel gehören zu den beliebtesten Früchten in Österreich. Seine lange Kulturgeschichte und die Regionalität seiner Kultivierung mögen dazu beitragen, ein Sympathieträger unter den Obstarten zu sein. Christoph Dobe¨ vom Institut für Waldgenetik des BFW sucht nun im Rahmen eines FWF-Forschungsprojektes nach stammesgeschichtlichen „Ungereimtheiten“.

Grundlegende Prozesse und Ursachen herauszufinden und darzustellen, die zu wesentlichen Widersprüchen beim Verständnis um die Geschichte des Apfels geführt haben, ist das Hauptziel des Projekts, an dem der Genetiker Christoph Dobe¨ derzeit arbeitet. Welche eingangs erwähnten Ungereimtheiten könnten das sein? „Ungewollte Sequenzierungen von Markern, die im Zuge der Evolution dupliziert wurden, incomplete lineage sorting, sowie Hybridisierung“, fasst Dobe¨ zusammen.

Entstehung der Artenvielfalt

Apomixis, Hybridisierung und Polyploidie bilden ein wichtiges evolutionäres Syndrom bei der Differenzierung von großen Pflanzenfamilien, worunter auch der Apfel fällt, der zu den Rosengewächsen zählt. „Unser Interesse liegt auf der Erforschung von Subtribus Malinae mit einem Extra-Schwerpunkt auf der Gattung Crataegus, in der sich eine Reihe medizinisch wichtiger Arten finden“, sagt Dobe¨. Es geht um die Entstehung der Artenvielfalt des Weißdorns in Eurasien. Insbesondere ist die Rolle ursprünglicher sexueller Arten in der Genese der zahlreichen abgeleiteten und vielfach asexuellen Arten interessant. „Traditionelle stammesgeschichtliche Studien waren in ihrer Aussage aufgrund der geringen Zahl verfügbarer und leistbarer molekularer Marker, ihrer unbekannten Position im Genom der Arten, sowie in den Malinae, der geringen Auflösung der Marker limitiert. Wir wollen in unserem Projekt diese Limits überkommen, in dem wir die stammesgeschichtlichen Rekonstruktionen auf orthologen Markern basieren, die das gesamte Genom mit hoher Dichte abdecken“, so Dobe¨.

Methoden

Zur Anwendung kommen „High-throughput sequencing”-Verfahren: Sie revolutionieren seit circa zehn Jahren das methodische Repertoire der DNS-analytischen Techniken in der Biologie sowie angewandten Disziplinen und erlauben eine bisher nicht mögliche Anzahl molekularer Daten mit hoher Präzision zu erstellen und zu analysieren. „Wir werden damit insbesondere eine Basis für weitergehende genetische Untersuchungen schaffen, die es beispielweise der Züchtungsforschung zukünftig ermöglichen werden, wesentlich gezielter als bisher, Formen mit vorteilhaften Eigenschaften zu selektieren“, erläutert Dobe¨. Gemeint ist damit „marker-assisted breeding“, das heißt, es wird nicht mehr primär eine chemische, physiologische oder gestaltliche Eigenschaft – zum Beispiel eine Blütenfarbe oder ein chemischer Inhaltsstoff –, sondern ein molekularer Marker, der diese charakterisiert, selektiert.

Integrativer Ansatz

Das Projekt macht einen wichtigen theoretischen und analytischen Schritt, und zwar weg von rein traditionellen, Morphologie-basierenden Analysen – das heißt Analysen, die von der Form ausgehen – hin zu einem integrativen Ansatz beruhend auf molekularen Stammbäumen und zytologischen Daten. Letzteres bezieht sich auf die sogenannte Durchfluss-Zytometrie, die zur Bestimmung der Anzahl der Chromosomensätze sowie des Fortpflanzungsmodus der Individuen herangezogen wird.

Das Projekt wird in Kooperation mit der Karls Universität in Prag (TomᨠFér und Roswitha Schmickl) und dem Komarov Institut in St. Petersburg (Roman Ufimov) durchgeführt.


© BFW
Der Speierling (Sorbus domestica) ist selten, ökologisch wertvoll und auch für die Forstwirtschaft interessant.





Glossar |

Apomixis asexuelle Fortpflanzung über Samen
Crataegus Weißdorn
Genom Gesamtheit der vererbbaren Informationen in einem Organismus
Hybridisierung Vorgang der Kreuzung von verschiedenen Arten
incomplete lineage sorting zufallsbedingtes gegenwärtige Auftreten von ursprünglichen molekularen Varianten in den stammesgeschichtlichen Linien
orthologe Marker haben einen einmaligen und identischen Ursprung gemeinsam
molekularer Marker identifizierte Orte in einem Genom
Polyploidie Besitz von mehr als zwei Chromosomensätzen
Subtribus Malinae Verwandtschaft von Apfel, Birne, Speierling, Mehlbeere, Eberesche u.a., die über 25 Gattungen umfasst
Syndrom
Kombination gleichzeitig auftretender Symptome, die ein charakteristisches Bild ergeben
Apomixis, Hybridisierung und Polypoidie bilden gemeinsam ein evolutionäres Syndrom von zentraler Bedeutung für die organismische Differenzierung in einer Reihe von großen Pflanzenfamilien wie beispielsweise der Korbblütler, Hahnenfußgewächse oder Rosengewächse.












Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW)
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Autor: Dobes C., Schreck M.

Quelle/URL: https://bfw.ac.at/rz/bfwcms.web?dok=10460