Adaptive genetic structure in ecologically marginalpopulations of European Silver Fir (Abies alba MILL.) atthe south-western Mediterranean pre-Alps of France.

Zu der Gruppe der Koniferen gehören einige ökonomisch und ökologisch wichtige Forstbäume. Trotzdem ist diese Gruppe genomisch nur wenig untersucht. Gründe dafür sind die langen Generationszyklen, das hohe Maß an Heterozygosität sowie die großen Genome von Koniferen, die den Zugang zu genomischen Ressourcen erschweren. Die Weißtanne (Abies alba MILL) ist weit über montane Habitate des temperaten und mediterranen Europas verbreitet. Die Art hat aufgrund ihres hochwertigen Holzes und ihrer bestandsstabilisierenden Funktion eine hohe Bedeutung in der Forstwirtschaft. Mittels next-generation-sequencing wurde das erste Weißtannentranskriptom sequenziert und annotiert. Das Annotationsprotokoll führte zur Identifizierung von 460 Kandidatengenen, denen eine Rolle in der Stressreaktion zukommt. Zusätzlich wurden die Transkriptome zwölf weiterer Tannen sequenziert und einem SNP-calling unterzogen, bei dem durchschnittlich 24580 SNPs pro Individuum detektiert wurden. Für diejenigen SNPs, die sich auf den annotierten Kandidatengenen befanden, wurde ein KASP Genotypisierungswerkzeug entworfen. Im mediterranen Becken kommt die Tanne in isolierten, vergleichsweise kleinen Populationen vor. Diese sind aktuell stark von Mortalität betroffen, was auf ausgeprägte Trockenperioden zurückgeführt wird. Im Zuge des Klimawandels wird eine noch stärkere Zunahme extremer Trockenheit erwartet, die die Existenz mediterraner Tannenpopulationen bedrohen könnte. Eben diese Populationen sind jedoch von besonderer Bedeutung für das adaptive Potential der gesamten Art, da sie schon jetzt über genetische Anpassungen an Trockenheit verfügen könnten. Zur Zeit entspannt sich eine Debatte über die Praktikabilität der sog. ‚assisted migration‘, d. h. über die Möglichkeit und Sinnhaftigkeit der Transplantation trockenadaptierter Tannen in nördlichere Populationen, in denen sie als Allele-Donoren fungieren sollen. Zur Erhellung der Debatte bedarf es erweiterter Kenntnisse über die tatsächliche lokale Anpassung mediterraner Tannen und ihrer molekularen Grundlage sowie über die Art der Umweltfaktoren, druch die die lokale Anpassung hervorgerufen wird. Mit den Methoden der Landschaftsgenetik wurden 376 Bäume an 267 SNP loci untersucht, die über 175 Kandidatengene verteilt waren. Die Bäume stammten von hoch und tief gelegenen Standorten, welche sich über vier Berge der süd-westlichen Voralpen in Frakreich entlang eines 170 km langen ost-west gerichteten Transekts erstreckten. Das Ergebnis einer Bayesischen Clusteranalyse zeigte, dass das übergeordnete genetische Muster einer isolation-by-distance Struktur folgt, welche wahrscheinlich von der Rekolonisationsbewegung der Art im Postglazial herrührt. Fst-outlier Tests förderten 16 SNPs zu Tage, die unter bidirektionaler Selektion stehen. Acht SNP loci waren signifikant mit Wintertrockenheit assoziiert. Korrelationstests der genetischen Distanz einiger Outlierloci und der Distanz von Umweltparametern ergaben, dass isolation-by-environment zwischen hoch- und tiefgelegenen Standorten auftritt. Die vergleichende Analyse von Qst und Fst Werten, zeigte das Auftreten von adaptiver Divergenz in Blattaustrieb und Wachstumsrate am kältesten und feuchtesten Standort. Die Arbeit beschreibt das komplexe Muster von Populationen an ökologischen Marginalstandorten, gleichsam geformt durch Demographie und Adaption. Die Arbeit betont, dass lokale Adaption im Bezug auf die unter Selektion stehenden Gene und die wirksamen Umweltfaktoren für jeden Standort spezifisch ist. So muss die Frage, ob eine Population zur Nutzung für assisted migration geeignet ist, für jeden Einzelfall neu beantwortet werden. Dieses ist in höchstem Maße unpraktikabel. Stattdessen erscheint der in-situ Schutz von Marginalpopulationen als die beste Möglichkeit die Fähigkeit der Tanne zur evolutiven Weiterentwicklung zu sichern und so ihr Potential sich den Herausforderungen des Klimawandels anzupassen zu stärken.