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Etablierung einer Mikrosatelliten-DNA Datenbank für Campanula scheuchzeri und C. rotundifolia für populationsgenetische und evolutionsbiologische Studien
Third-party funded project
Project title Etablierung einer Mikrosatelliten-DNA Datenbank für Campanula scheuchzeri und C. rotundifolia für populationsgenetische und evolutionsbiologische Studien
Principal Investigator(s) Stöcklin, Jürg
Co-Investigator(s) Armbruster, Georg
Project Members Armbruster, Georg
Organisation / Research unit Departement Umweltwissenschaften / Pflanzenökologie (Körner)
Project start 01.07.2014
Probable end 30.06.2015
Status Completed
Abstract

Die Arbeitsgruppe "Populationsökologie  und Evolutionsbiologie von Pflanzen" von Jürg Stöcklin am Botanischen Institut  beschäftigt sich zur  Zeit intensiv  mit den funktionellen Konsequenzen der topographisch, geologisch und klimatisch vielfältig strukturierten alpinen Landschaft auf demographische, reproduktionsbiologische und evolutionäre Prozesse von Pflanzen. Im speziellen untersuchen wir, wie die Glazialgeschichte, biogeographische Faktoren und der Mensch durch seine Landnutzung die Diversität innerhalb und zwischen Arten beeinflusst hat. Methodisch spielen dabei Experimente im "common garden" und molekulare Untersuchungen eine zentrale Rolle, weil deren Kombination erlaubt, neutrale und selektionsbedingte evolutionäre Anpassung zu charakterisieren (Scheepens et al. 2010).

Für unsere molekulare Untersuchungen haben wir zuerst RAPD Marker benutzt, sind aber in den letzten Jahren dazu übergegangen jeweils Mikrosatelliten zu entwickeln, weil dadurch eine bessere Datenqualität erreicht werden kann und weil kodominante Mikrosatelliten für popoulationsgenetische Untersuchungen aussagekräftiger sind. ln den letzten  Jahren entwickelten wir  Mikrosatelliten für Poa  a/pina (Maurer  et al. 2005), Campanula thyrsoides (.tEgisd6ttir et al. 2007), Anthyllis vulneraria (Kesselring et al. 2013) und Geum reptans (Hamann et al. 2014). Populationsgenetische Untersuchungen mit den entwickelten Mikrosatelliten haben wir für zahlreiche bereits abgeschlossene  und noch laufende Projekte  verwendet (Rudmann-Maurer  et al. 2007, Aegisdottir et al.  2009, Stöcklin et al.  2009, Kuss et al. 2011, Frei et al 2012a,b; Steiner et al. 2012, Scheepens et al. 2013).

Campanula rotundifolialscheuchzeri als Untersuchungsobjekt

Seit drei Jahren arbeiten wir mit Campanula rotundifolialscheuchzeri. Die beiden Arten sind in der Schweiz in der kollinen bis alpinen Höhenstufe v.a. auf Wiesen und Weiden verbreitet, wobei C. scheuchzeri in der Regel in höheren Lagen vorkommt und C. rotundifolia eher die tieferen Habitate besiedelt (Lauber & Wagner 2007). Die beiden Arten sind nah verwandt (beide gehören zum Artenkomplex C. rotundifolia), schwer  unterscheidbar  und gelten  als  Höhenvikarianten, die  auf  mittlerer Meereshöhe hybridisieren können. Genaueres ist darüber allerdings nicht bekannt. ln  schweizerischen Populationen haben beide  Taxa - soweit untersucht  und im Gegensatz zu anders lautenden Angaben (Lauber & Wagner 2007) - den gleichen Chromosomensatz von N = 64 (Frei 2007). Im Rahmen einer Masterarbeit haben wir
die Anpassung der Blühphänologie von C. rotundifolia  entlang  eines latitudinalen bzw. eines Höhengradienten und das Potential dieser Art sich an ein verändertes Klima anzupassen untersucht (Preite et al. 2014). Für die molekularen Untersuchungen verwendeten wir RAPD Marker, weil uns keine  Mikrosatelliten zur Verfügung  standen.  Wir  planen weitere  Experimente  und  molekulare Untersuchungen mit C. rotundifolialscheuchzeri. Insbesondere beabsichtigen wir die Anpassung der beiden nah verwandten Arten an unterschiedliche Höhe ü. M. und an verschiedene Landnutzungstypen zu untersuchen. Dafür sind wiederum Experimente und molekulare Untersuchungen geplant.

Für zukünftig geplante experimentellen und molekularen Studien möchten wir an Stelle von RAPD Mikrosatelliten-Marker einsetzen können, auch um den Status der beiden nah verwandten Arten zu klären. Der Status der beiden Arten ist oft Gegenstand kritischer Diskussionen und das Ausmass von Hybridisierung und Genintrogression ist bisher nicht bekannt (Frei 2007).

Gegenstand der geplanten Untersuchungen
Als Voraussetzung für die oben erwähnten experimentellen und populations­ genetischen Untersuchungen möchten wir eine Mikrosatelliten DNA-Datenbank für Campanula  scheuchzeri  etablieren und allenfalls auch für C. rotundifolia entwickeln. Es handelt sich bei den geplanten Arbeiten um ein Pilotprojekt, welches die Voraussetzung für vertieftere experimentelle und populationsgenetische Studien schaffen soll. Für das Pilotprojekt wird hingegen nur eine beschränkte Anzahl an Populationen und Individuen der beiden Arten verwendet.

Die entsprechenden genemischen Regionen wurden für Campanula  scheuchzeri bereits entwickelt (ECOGENICS GmbH, Schlieren, Zürich, 2013) und liegen als Rohsequenzen  vor.  Jedoch  konnten  wir  deren  allelische  Variabilität  noch  nicht testen, weil uns dafür die finanziellen Mittel fehlen.

Financed by Foundations and Associations
   

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24/02/2024