TannenGen-WF-Projekt: Die klimafit-Gene der Tannen - WF-Projekt
Projektleitung
Berthold Heinze
Forschungseinrichtung
BFW
Projektnummer
101659Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus
Allgemeine Projektinformationen
Schlagwörter (deutsch)
Weißtanne, Tannenarten, Genomforschung, Klima, Anpassungsfähigkeit, Sämlinge
Titel (englisch)
Climate-smart genes in firs (Abies sp.)
Abstract (englisch)
The aims of this project are to look for „climate-smart genes” (i.e., gene variants that may play a role in past and ongoing adaptation) of silver fir (Abies alba) and related species. Southern and Southeastern Europe is already experiencing climate effects taht are still to be expected for Central Europe. Therefore, gene variants of the specie sin these regions may be beneficial for Austria in the future. Likewise, in Austria, fir seedlings may already now experience the climate warming effects of the recent decades, while the long-established adult generation is still surviving without much higher mortality. Therefore, the project will look for gene variants present in the young generation in higher frequencies, and compare those to the variants that are more frequent in the South or Southeast. If there are consistent variants to be found, it is highly likely that they will be connected to climate warming in general.
For this purpose, fir stands will be selected in Austria and abroad; samples will be taken from trees and seedlings that also need to be measured, mapped and described. A number of trees, as different from each other as possible, will be selected for re-sequencing, i.e. the determination of their genome (DNA) sequence in comparison to the reference sequence of silver fir produced in a previous project. This will yield sequence variants that later will be analyzed in great numbers of individuals. The frequencies of many (tens of thousands) of gene variants will be compared among fir stands and individuals, including the comparison within stands in Austria between adults and seedlings. These comparisons, including climate data of the stands and climate changes in the last century, will reveal climate-smart gene variants, and trees and seedlings that carry such variants can be selected for future plantings. A demonstration planting will be prepared at the end of the project.
For this purpose, fir stands will be selected in Austria and abroad; samples will be taken from trees and seedlings that also need to be measured, mapped and described. A number of trees, as different from each other as possible, will be selected for re-sequencing, i.e. the determination of their genome (DNA) sequence in comparison to the reference sequence of silver fir produced in a previous project. This will yield sequence variants that later will be analyzed in great numbers of individuals. The frequencies of many (tens of thousands) of gene variants will be compared among fir stands and individuals, including the comparison within stands in Austria between adults and seedlings. These comparisons, including climate data of the stands and climate changes in the last century, will reveal climate-smart gene variants, and trees and seedlings that carry such variants can be selected for future plantings. A demonstration planting will be prepared at the end of the project.
Projektziele
Um sie als Alternativ-Baumart im Klimawandel zu verwenden, muss man über die Tanne genausoviel Wissen ansammeln wie über die Fichte – waldbaulich, holztechnisch, aber vor allem auch genetisch. In diesem Projekt sollen „klimafitte Genvarianten“ der Weißtanne in österreichischen und südlichen Vorkommen (Südosteuropa/ Balkan, Südtirol/ev. Wallis) gesucht werden. Dazu werden einzelne Tannen aus diesen Herkünften und aus Österreich re-sequenziert, d.h. ihr Genom wird entschlüsselt und mit der bereits vorhandenen Genom-Sequenz (Vor-Projekt Tannen-Seq, finanziert von BMLRT, LK Österreich, Bundesländer OÖ, Kärnten und Tirol, sowie Südtirol) intensiv verglichen, um ein Set von vielen tausend potenziell anpassungsrelevanten Genvarianten zu erstellen. Diese Varianten sollen in charakteristischen Tannenbeständen auf unterschiedlichen Standorten in Österreich und in inneralpinen Trockengebieten (z.B. Südtirol/Wallis), aber auch in süd/südosteuropäischen Tannen gesucht und untersucht werden (z.B. auch von kalabrischer Tanne und Balkan-Tannen). Besonders letztere Vorkommen scheinen für zukünftige Klimaszenarien geeignet, weil begrenzte Anbauten in Österreich interessante Eigenschaften zeigen – z.B. wenig Ausfall bei Anbau auf Freiflächen. Die Häufigkeiten der verschiedenen Genvarianten in den untersuchten Gegenden werden mit den klimatischen Gegebenheiten der Standorte verglichen („Landschafts-Genomforschung“, landscape genomics). Dadurch können „klimafitte Genvarianten“ gefunden werden, die aber nicht nur in südlicheren Herkünften, sondern auch in österreichischen Tannen vorkommen. Damit soll bei Projektende ein Set von Daten über potenziell besser an den Klimawandel angepasste Individuen und Herkünfte vorliegen. Die untersuchten Tannenbestände in Österreich sollen beurteilt werden in Hinblick auf Unterschiede in dieser Anpassungsfähigkeit zwischen Altbäumen und Verjüngung, d.h., ob Anpassungsvorgänge in den vergangenen, durchschnittlich sehr warmen Jahren bereits eingesetzt haben und die Verjüngung bereits durch ihre genetische Ausstattung darauf reagiert. Durch genomische Analysen können somit in Zukunft damit weitere Einzelbäume (bzw. deren Nachkommen) und Tannenbestände in Österreich auf ihre Eignung im Klimawandel getestet werden, und südliches Tannen-Material kann für die Anbaueignung in Österreich selektiert werden. Damit können in weiterer Folge auch Samenplantagen angelegt werden.
Praxisrelevanz
Die Bedeutung des Projektes liegt im Aufzeigen von Alternativen für die Forstwirtschaft in den Alpen und ihren Randgebieten. Die zu lange und zu intensive Abhängigkeit von der Fichte als \"Brotbaumart\" hat im Klimawandel viele Probleme mit sich gebracht. Von den Nadelbäumen scheint die Tanne als eine der Baumarten, mit denen noch am ehesten ähnliche Verwendungen für das Holz angestrebt werden können, bzw. diese sogar erweiterbar sind (z.B. für den Wasser- und Erdbau).
Während das Hauptproblem bei der Tanne auch der große Wilddruck auf den Jungwuchs ist, gibt es dennoch viele Beispiele in Österreich, wo die Verjüngung gelingt. Die Optimierung der waldbaulichen Maßnahmen ist ein Faktor für eine zukünftige vermehrte Verwendung dieser Baumart. Andere sind die Optimierung der Holzqualität, und nicht zuletzt die Verwendung des richtigen Pflanzenmaterials, das die für den Klimawandel passende genetische Ausstattung mitbringt. Erst alle diese Faktoren zusammen können einer zukünftigen vermehrten \"Tannenwirtschaft\" gerecht werden.
Die Aussicht auf Samenplantagen mit einer besseren Anpassungsfähigkeit für den Klimawandel kann diese oben genannte Bedingung relativ rasch erfüllen; ebenso die Daten über Bestände, die bereits jetzt gut mit relevanten Genvarianten ausgestattet sind, als Quelle für Vermehrungsgut.
Während das Hauptproblem bei der Tanne auch der große Wilddruck auf den Jungwuchs ist, gibt es dennoch viele Beispiele in Österreich, wo die Verjüngung gelingt. Die Optimierung der waldbaulichen Maßnahmen ist ein Faktor für eine zukünftige vermehrte Verwendung dieser Baumart. Andere sind die Optimierung der Holzqualität, und nicht zuletzt die Verwendung des richtigen Pflanzenmaterials, das die für den Klimawandel passende genetische Ausstattung mitbringt. Erst alle diese Faktoren zusammen können einer zukünftigen vermehrten \"Tannenwirtschaft\" gerecht werden.
Die Aussicht auf Samenplantagen mit einer besseren Anpassungsfähigkeit für den Klimawandel kann diese oben genannte Bedingung relativ rasch erfüllen; ebenso die Daten über Bestände, die bereits jetzt gut mit relevanten Genvarianten ausgestattet sind, als Quelle für Vermehrungsgut.