AUPICMAP

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Geographisch-genetische Karte der österreichischen Population der Fichte (Picea abies)

Titel (englisch)

Geographic-genetic map of the Austrian Norway spruce (Picea abies) population

Abstrakt (deutsch)

Erstellung einer geographisch-genetischen Karte der österreichischen Fichtenpopulation. Die folgenden Detailziele sollen erreicht werden:
• Erstellung einer Karte der neutralen genetischen Variation der Fichte für das gesamte österreichische Verbreitungsareal mit verschiedenen Markersystemen
• Ableitung der Einwanderungsgeschichte und Abschätzung der genetischen Hemerobie auf regionaler Ebene anhand mitochondrialer Marker (Genfluß durch Samen)
• Ableitung von Einflüssen der Landschaft auf den Genfluß zwischen den Populationen anhand neutraler nuklearer Marker
• Erstellung einer Karte der adaptiven genetischen Variation der Fichte in Österreich und Vergleich mit den Ergebnissen der neutralen Marker
• Schaffung der Grundlagen für weitere Untersuchungen am adaptiven Potential der heimischen Fichten durch Probensammlung an verschiedenen österreichischen Herkünften für das Merkmal Trockenresistenz

Abstrakt (englisch)

The main aim of this project is the assembly of a geographic-genetic map of the Austrian Norway spruce population. The following goals have been detailed:
• Assembly of a map of the neutral genetic variation of Norway spruce for the whole area of Austria, using different marker systems
• Deduction of the remigration history and estimation of the anthropogenic influence on the genetic structure of spruce populations on a regional level by the use of mitochondrial markers (seed-mediated gene flow)
• Deduction of landscape parameters influencing gene flow between populations based on neutral nuclear markers
• Assembly of a map of the adaptive genetic variation of Norway spruce in Austria and comparison with the results from the neutral markers
• Creating the basis for further investigations on the adaptive potential of the Austrian Norway spruce population by collecting wood samples from different Austrian provenances for the estimation of drought resistance parameters

Schlagwörter (deutsch)

Picea abies, Austria, geographisch-genetische Karte, neutrale Marker, funktionelle Marker

Projektleitung

Thomas Geburek

Forschungseinrichtung

Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW)

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft

Projektnummer

100261

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Ziel der hier vorgestellten Untersuchungen ist die flächendeckende Untersuchung der österreichischen Fichtenpopulation unter Verwendung selektionsneutraler und neu zu entwickelnder selektionsrelevanter molekularer genetischer Marker. Im Detail sollen die folgenden ambitionierten Ziele erreicht werden:
• Ableitung der detaillierten Einwanderungsgeschichte der Fichte nach der letzten Eiszeit durch Beprobung von Refugialpopulationen
• Identifikation von natürlichen Barrieren für Samen- und Pollenausbreitung der Fichte in Österreich
• Ausmaß des menschlichen Einflusses auf die österreichische Population (genetische Hemerobie) der Fichte
• Aussagen über die adaptive Variation der Baumart mittels eines funktionell wirksamen Markersystems
• Detektion von Regionen mit besonders hohe Diversität in Bezug auf funktionelle Marker
• Hinweise auf hohes Anpassungsvermögen regionaler Herkünfte
• Erarbeitung der Grundlagen für die effektivere Gestaltung von künftigen Züchtungsbemühungen
• Probennahme an Material eines Fichtenherkunftsversuches und genetische Analyse mittels der neu entwickelten Marker für die Untersuchung des Parameters Trockenresistenz in einem Parallelprojekt.
In der vorgestellten Untersuchung soll mittels neutraler (selektiv nicht wirksamer) Genmarker die Einwanderungsgeschichte dargestellt werden, insbesondere aber auch der menschliche Einfluss auf die Population, der regional als Resultat von historischen Einflüssen (Salz- und Erzgewinnung) sehr schwerwiegend gewesen ist, dargestellt werden. In diesen Regionen ist einerseits mit genetischer Verarmung sowie mit dem historischen Anbau von nicht-autochthonem forstlichen Vermehrungsgut (i.e. Saatgut) zu rechnen. Die geplanten Untersuchungen werden daher auch bedeutende Aussage zur genetischen Hemerobie der österreichischen Fichtenpopulation ermöglichen, die ohne genetische Untersuchungen nicht möglich gewesen wären. Zusätzlich wird es möglich sein natürliche Barrieren (z. B. Gebirgszüge) für Samen- und Pollenflug zu identifizieren. Aufgrund seiner naturräumlichen Vielfalt ist Österreich im Hinblick auf diese Fragestellungen eine besonders interessante Region.
Auf einer anderen Ebene soll erstmals die adaptive Variation der Baumart über funktionell wirksame Markersysteme abgeschätzt werden. Daraus werden sich insbesondere für die Praxis wichtige Aussagen ergeben, z. B. in welchen Gebieten spezielle Genvarianten vorkommen bzw. wo mit einer besonders hohen Diversität in Bezug auf adaptive Merkmale zu rechnen ist , die als Hinweis auf hohes Anpassungsvermögen gelten kann. Diese Erkenntnisse sollen auch zur effizienteren Gestaltung von künftigen Züchtungsbemühungen dienen. Darüber hinaus soll durch Probennahme und DNA-Typisierung in einem ausgewählten Herkunftsversuch die Grundlage für weitere Auslesebemühungen gelegt werden.

Praxisrelevanz

Bedeutung des Projekts für die Forstwirschaft:
Zur nachhaltigen Sicherung der Produktionskapazität der Fichte, sowie ihrer vielfältigen ökologischen Funktionen ist eine solide Kenntnis des Ist-Zustandes der österreichischen Populationen notwendig. Die Erkenntnisse der hier vorgestellten Untersuchung werden einen wichtigen Beitrag nicht nur zur Kenntnis der Populationsgeschichte der Fichte in Österreich beitragen, sondern überdies Aussagen über die Anpassungsfähigkeit dieser Baumart ermöglichen. Basierend auf den so gewonnen Kenntnissen können Strategien erarbeitet werden wie diese Anpassungsfähigkeit erhalten bzw. noch erhöht werden kann. Insbesondere wird dabei eine züchterische Bearbeitung der Fichte unter Zuhilfenahme von genetischen Markern angestrebt.

Berichte

Abschlussbericht

Im Projekt AUPICMAP wurde eine geographisch-genetische Karte der österreichischen Fichtenpopulation erarbeitet. Dieses Datenmaterial diente als Grundlage für die Ableitung der Einwanderungsgeschichte sowie der Abschätzung der genetischen Hemerobie auf regionaler Ebene dieser bedeutendsten heimischen Baumart. Darüber hinaus sollte anhand von genetischen Markern untersucht werden, wie groß die genetische Vielfalt und damit auch das adaptive Potential dieser Baumart in Österreich ist, insbesondere in Hinblick auf den Klimawandel. Zur Erfüllung dieser Ziele wurden Proben, die im Zuge der Österreichischen Waldinventur (ÖWI; Periode 2000/2002 bzw. 2007-2009) gesammelt wurden, analysiert. Insgesamt wurden fast 2800 DNA-Proben an verschiedenen Genorten (Mitochondrien, Zellkern) untersucht. Diese Genorte wurden sowohl für die Untersuchung der Einwanderungsgeschichte bzw. der Naturnähe, als auch für die Abschätzung der genetischen Vielfalt der Baumart herangezogen. Nach Abschluss des Projektes konnten alle wichtigen Ziele erreicht werden. Die Ergebnisse der Einwanderungsgeschichte zeigen, dass vor allem 3 Regionen maßgeblich an der Wiederbesiedelung beteiligt waren: Refugien am Ostalpenrand, im Böhmerwald und aus dem Nordbalkan. Das österreichische Probenmaterial wurde durch Beprobungen aus Bosnien-Herzegowina und Serbien ergänzt, um den Kenntnisstand über die genetische Populationsstruktur der Fichte in Europa zu erweitern. In Österreich zeigt sich im Vergleich von autochthonen und bewirtschafteten Wäldern, dass die genetischen Muster vor allem im Westen - trotz intensiver Bewirtschaftung und langjährigem übernationalen Saatguttransfer – sehr dem natürlichen Zustand ähneln. Erwartungsgemäß war die Variation bzw. Durchmischung in Ostösterreich größer, hier wäre allerdings auch unter natürlichen Bedingungen mit höherer Vielfalt zu rechnen, da mehrere Refugien an der nacheiszeitlichen Besiedlung dieses Areals beteiligt waren. In einigen Regionen Österreichs finden sich allerdings örtlich auffallende Abweichungen in der Verteilung der genetischen Varianten (Teile Nordtirols, des Salzkammergutes, in der Mur-Mürzfurche sowie im Waldviertel), was auf die (historische) Verwendung von nicht autochthonem Vermehrungsgut hinweist. Die Untersuchungen zeigen, dass die Fichte eine sehr hohe genetische Vielfalt an den untersuchten Genorten aufweist. Der Heterozygotiegrad (Grad der Mischerbigkeit) ist sehr hoch und beträgt im Durchschnitt fast 90%. Die Ergebnisse bestätigen einen ausgeprägten Pollenflug bei der Fichte innerhalb einer Höhenstufe (mehrere Kilometer). Aufgrund der hohen genetischen Vielfalt, kann ein hohes Anpassungspotential für die Fichte in Österreich angenommen werden. Dieses Projekt wurde parallel mit dem Gemeinschaftsprojekt „Green Heritage“ (AIT und BFW) durchgeführt, das Züchtung auf molekularer Basis in Richtung Trockenresistenz, Austriebsverhalten und Resistenz gegen Rotfäule zum Ziel hat. Aufgrund der gewonnenen Ergebnisse erscheinen diese Auslesebemühungen realistisch. Die im Projekt AUPICMAP durchgeführten Untersuchungen stellen einen wichtigen Beitrag zur Erhaltung und Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Fichte und damit der gesamten österreichischen Forstwirtschaft dar.

Anhänge

Dateiname

Endbericht-AUPICMAP-final.doc

Beschreibung

Abschlussbericht AUPICMAP: Geographisch-genetische Karte der österreichischen Population der Fichte (Picea abies)

Author/innen

Heino Konrad; Michael Mengl; Thomas Geburek