Hybridization in the invasive Fallopia complex and its influence on sexual reproduction and herbivore resistance

Invasionen nicht-einheimischer Pflanzenarten stellen einen der wichtigsten Gründe für die Abnahme der Biodiversität dar und können bedeutende ökologische Probleme verursachen. Mehrere Faktoren werden dafür verantwortlich gemacht, dass eingeführte Arten invasiv werden. Für eine erfolgreiche Invasion spielt eine starke Vermehrung eine große Rolle. Hohe Fekundität und die Möglichkeit zur sexuellen Reproduktion, die eine hohe genetische Variabilität gewährt, aber auch klonales Wachstum, sind Eigenschaften, die häufig unter den erfolgreichsten invasiven Pflanzen beobachtet wurden. Externe Faktoren können ebenfalls den Invasionenserfolg beeinflussen. Eine erhöhte Konkurrenzfähigkeit exotischer Pflanzen durch das Fehlen von einheimischen Feinden ist einer der häufigst zitierten Gründe für den Erfolg invasiver Pflanzen. Darüber hinaus können globale Umweltveränderungen, wie Klimaveränderungen, ebenfalls zum Erfolg invasiver Arten beitragen. Veränderte Umweltbedingungen, die durch den Klimawandel hervorgerufen werden, können für viele invasive Arten geeignetere Bedingungen darstellen und somit auch Reproduktion, Etablierung und Verbreitung von exotischen Pflanzen im eingeführten Gebiet steigern. Aktuelle Studien lassen darauf schließen, dass die Fähigkeit von exotischen Arten sich zu etablieren und sich in einem neuen Gebiet schnell auszubreiten, auch durch evolutionäre Prozesse geformt wird. Hybridisierung kann eine treibende Kraft in evolutionären Prozessen während Invasionen von Pflanzen sein. Die genetische Variabilität kann erhöht werden, wodurch das genetische Material zur Verfügung gestellt wird, auf das natürliche Selektion einwirken kann. Neue Genkombinationen können in Phänotypen resultieren, die stärkere Konkurrenten sind, höhere Reproduktion und Überlebensraten aufweisen und die resistenter gegenüber Herbivorenbefall sein können. Darüber hinaus kann Hybridisierung eine Anpassung an unterschiedliche oder veränderte Umweltbedingungen, beispielsweise durch Klimawandel, ermöglichen. Erfolgreiche Hybrid-Genotypen können durch vegetative Vermehrung erhalten werden und den Invasionserfolg exotischer Pflanzen steigern. Taxa der Gattung Fallopia (Polygonaceae), ursprünglich aus Ostasien, gehören in Europa zu den besonders aggressiven invasiven Pflanzen, die den Charakter von Ökosystemen verändern. Heute zählen diese Arten vor allem entlang von Fließgewässern zu den problematischsten invasiven Pflanzenarten in Mitteleuropa. In Europa verbreiten sich exotische Fallopia-Pflanzen hauptsächlich vegetativ. Die weitverbreitete Art F. japonica var. japonica kommt in Europe mit nur einem Genotypen mit männlich-sterilen Blüten vor. Aus diesem Grund ist sexuelle Reproduktion im exotischen Fallopia-Komplex hauptsächlich auf Hybridisierung zwischen den Taxa beschränkt. Die etablierte aber etwas seltenere Art F. sachalinensis kann als Pollendonor fungieren, wodurch der Hybrid F. x bohemica entsteht. Der Hybrid ist häufig und es wird behauptet, dass er ein höheres Regenerationspotential und eine schnellere Ausbreitung als seine Elternarten besitzt. Eine dritte Art, die Kletterpflanze F. baldschuanica, wurde ebenfalls eingeführt. Hybridisierung zwischen dieser Art und F. japonica var. japonica resultiert in den Hybrid F. x conollyana, der bisher nur in Großbritannien mit einem Individuum beobachtet wurde. In meiner Dissertation präsentiere ich vier Studien zur Hybridisierung im invasiven Fallopia-Komplex in West-Europa und ihre Konsequenzen. Ich habe die genetische Diversität und Hybridisierungsmuster (Kapitel 2), Ausmaß und Variation in der sexuellen Reproduktion (Kapitel 3), regionale Variation in der Keimlingsetablierung und den möglichen Effekt von Klimawandel (Kapitel 4) und den Einfluss von Hybridisierung auf Herbivorenresistenz (Kapitel 5) untersucht.