Forschungsprojekte des Projektträgers der BLE
| Titel: | Erfassung der genetischen Struktur der Rot-Buche (Fagus sylvatica) als Grundlage für ein genetisches Monitoring wichtiger Waldbaumarten in Deutschland |
|---|---|
| Beschreibung (dt.): | Ziel des Projektes ist die Anwendung und Umsetzung des von der Bund-Länder-Arbeitsgruppe "Forstliche Genressourcen und Forstsaatgutrecht" (BLAG) erarbeiteten Konzepts zum genetischen Monitoring für Waldbaumarten in der Bundesrepublik Deutschland für die Rotbuche (Fagus sylvatica). Das Monitoring soll den Zustand und die Entwicklung genetischer Systeme anhand von Kriterien, Indikatoren und Verifikatoren erfassen. Die Ergebnisse sollen dazu dienen, die Wirkung von Einflussfaktoren auf das genetische System von Wäldern zu bewerten und ggf. erforderliche Gegenmaßnahmen zu planen sowie den Erfolg dieser Maßnahmen zu kontrollieren. Die Durchführung (insbesondere Stichprobenstrategie, Aufnahmeverfahren, Analysemethoden, Auswertung und Dokumentation) soll sich am o.g. Konzept orientieren, um die Vergleichbarkeit mit zukünftigen Monitoringmaßnahmen zu gewährleisten. Die erhobenen Daten sind in elektronischer Form an die BLE zu übergeben. |
| Ergebnis (dt.): | Die genetische Struktur als fundamentale Komponente des Zustands und der Entwicklung von Waldökosystemen findet in den bisher etablierten Systemen des forstlichen Umweltmonitorings keine Berücksichtigung. Im Auftrag der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung wurden daher im Rahmen eines Pilotprojektes vier Buchenbestände als Erhebungsflächen für das genetische Monitoring eingerichtet. Ziel des Projektes ist die Umsetzung des Konzeptes zum genetischen Monitoring für Waldbaumarten in der Bundesrepublik Deutschland, um erste Erkenntnisse für Strategien zur Durchführung eines bundesweiten genetischen Monitorings zu gewinnen. Die Beobachtungsflächen wurden in verschiedenen Regionen Deutschlands in Buchenbeständen eingerichtet, für die aus anderen Dauerbeobachtungen bereits verschiedene Informationen über das Ökosystem (z.B. Bestandesstruktur, Standort, Klima) vorlagen. Es handelt sich dabei um zwei Naturwaldreservate, eine Level-II-Fläche und eine ökologisch-genetische Dauerbeobachtungsfläche. Auf insgesamt 4 ha je Bestand wurden in unterschiedlichen Intensitäten Individuen der verschiedenen Entwicklungsstadien der Buche dauerhaft markiert (Altbäume, Naturverjüngung) und beprobt (Altbäume, Naturverjüngung, Samen). Auf der Grundlage von Untersuchungen mit Isoenzym- und molekularen Markern (SSR und AFLP) sowie von phänologischen Beobachtungen war es Ziel der Pilotstudie, die genetischen Strukturen der Bestände zu bewerten und deren genetisches System einleitend zu erfassen. Die Ergebnisse bilden bei Wiederholungsaufnahmen die Basis für die Beschreibung der grundlegenden populationsgenetischen Prozesse hinsichtlich genetischer Variation, Gen- und Genotypenfrequenzen, Paarungssystem und Genfluss unter der Wirkung von Umwelteinflüssen. Sie zeigen zunächst eine Momentaufnahme der genetischen Struktur der Untersuchungsbestände, die im Projektbericht ausführlich dargestellt ist. Am Beispiel einer Monitoringfläche wurden Simulationsstudien durchgeführt. Zur Verwaltung der erhobenen Daten wurde gemeinsam mit dem zweiten Teilprojekt (Vogelkirsche) eine Datenbank entwickelt, die für Wiederholungsaufnahmen, neue Beobachtungsflächen und andere Baumarten nutzbar ist. |
| Ergebnis (engl.): | In the framework of environmental monitoring activities, forest genetic aspects have not been considered so far, although genetic structures determine the essentials of the conditions and the development of forest ecosystems. Moreover genetic features are fundamental for estimating any measures of conserving and securing the genetic resources of our forest ecosystems for the future. Therefore, by order of the German Federal Agency for Agriculture and Food, a pilot study was initialized for testing in practice the recently established “Concept on the Genetic Monitoring for Forest Tree Species in the Federal Republic of Germany”. The intended study aimed to bring about first findings for establishing strategies to realize a genetic monitoring on the nationwide level. Four monitoring plots were established in mature beech stands in different regions in Germany by preferring such plots (two nature forest reserves, a level-II-plot and an ecological permanent observation plot) where for other permanent observation purposes different data on stand structure, site and climatic conditions etc. are already available. On a total of four hectares per stand, individuals of the differing developmental stages of beech were selected at different intensities, marked permanently (old trees, natural regeneration) and samples taken from old trees, natural regeneration and seeds. For genetic studies both isozyme and molecular gene markers including nuclear microsatellites (SSR) and amplified fragment length polymorphisms (AFLP) were analyzed according to published procedures. Phenological observations were performed in early spring on flushing and flowering of selected individuals. Seed testing was carried out according to ISTA standardized procedures for determining the reproductive traits of the beech-nuts. The results obtained reflect just a “snapshot” of the current state of the beech stands studied. So far this initial study revealed differing gene pools in the four monitoring stands exhibiting a high level of genetic variation each. This indicates that the mating system is intact currently. Only minor differences in the genetic structures were determined for the different developmental states mature tree, natural regeneration and seeds within each stand. It may be concluded that passing on genetic information in the stands under study proceeds undisturbed. Obviously due to the different environmental conditions, flushing and flowering differ from stand to stand. Moreover, these phenological traits were found to differ annually within each stand too. The diverging data particularly for vitality detected for the beech-nuts from the trees reflect the dissimilarities resulting from the distinct genetic structures of the different monitoring stands in combination with the environmental conditions controlling flowering and fructification during the year of maturation. When considering the genetic structure of a stand, it can be concluded from a simulation study for practical aspects concerning seed harvesting that genetic homogeneity is best by taking into account as many reproducing trees as possible provided that pollen dispersal is far reaching and male fertilities are equal. The data obtained are managed in a data base developed together with a second sub-project on wild cherry (Prunus avium). It will be applicable in future for repeated inventories, additional monitoring plots and different tree species. Concludingly it can be stated that the concept on genetic monitoring can be realized by an adequate expenditure of time and costs. The monitoring plots established may be used for long-term observations. In order to comprehend and characterize the genetic system of the beech stands repeated inventories are required at distinct times. The method of establishing monitoring plots for different principal tree species may be applied without any larger alterations. For those species suitable gene markers must be available yet. The study |
| Laufzeit: | Beginn: 10.11.2005 / Ende: 10.05.2008 |
| Ausf. Einrichtung: | Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz, Trippstadt |
| Förderprogramme: | Vorhaben ist keinem Programm zugeordnet |
| Stichpunkte: | biodiversität; forstwirtschaft; gehölze; genetik; in situ; monitoring; naturschutz; ökologie; saat- und pflanzengut; wald; wildpflanzen; biologische vielfalt; , Biodiversität |
| Förderkennzeichen: | 2805BE003/1 |
| Dokument zum Download: | 05BE003_1.pdf (1,1 MB) |
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