Die Lösung eines evolutionären Rätsels: Wie sich der Apfel und seine verwandten Arten entwickeln.
Äpfel gehören zu den beliebtesten Früchten in Österreich. Seine lange Kulturgeschichte und die Regionalität seiner Kultivierung mögen dazu beitragen, ein Sympathieträger unter den Obstarten zu sein. Christoph Dobeš vom Institut für Waldgenetik des BFW sucht nun im Rahmen eines FWF-Forschungsprojektes nach stammesgeschichtlichen „Ungereimtheiten“.
Grundlegende Prozesse und Ursachen herauszufinden und darzustellen, die zu wesentlichen Widersprüchen beim Verständnis um die Geschichte des Apfels geführt haben, ist das Hauptziel des Projekts, an dem der Genetiker Christoph Dobeš derzeit arbeitet. Welche eingangs erwähnten Ungereimtheiten könnten das sein? „Ungewollte Sequenzierungen von Markern, die im Zuge der Evolution dupliziert wurden, incomplete lineage sorting, sowie Hybridisierung“, fasst Dobeš zusammen.
Entstehung der Artenvielfalt
Apomixis, Hybridisierung und Polyploidie bilden ein wichtiges evolutionäres Syndrom bei der Differenzierung von großen Pflanzenfamilien, worunter auch der Apfel fällt, der zu den Rosengewächsen zählt. „Unser Interesse liegt auf der Erforschung von Subtribus Malinae mit einem Extra-Schwerpunkt auf der Gattung Crataegus, in der sich eine Reihe medizinisch wichtiger Arten finden“, sagt Dobeš.
Es geht um die Entstehung der Artenvielfalt des Weißdorns in Eurasien. Insbesondere ist die Rolle ursprünglicher sexueller Arten in der Genese der zahlreichen abgeleiteten und vielfach asexuellen Arten interessant. „Traditionelle stammesgeschichtliche Studien waren in ihrer Aussage aufgrund der geringen Zahl verfügbarer und leistbarer molekularer Marker, ihrer unbekannten Position im Genom der Arten, sowie in den Malinae, der geringen Auflösung der Marker limitiert. Wir wollen in unserem Projekt diese Limits überkommen, in dem wir die stammesgeschichtlichen Rekonstruktionen auf orthologen Markern basieren, die das gesamte Genom mit hoher Dichte abdecken“, so Dobeš.
Methoden
Zur Anwendung kommen „High-throughput sequencing-Verfahren: Sie revolutionieren seit circa zehn Jahren das methodische Repertoire der DNS-analytischen Techniken in der Biologie sowie angewandten Disziplinen und erlauben eine bisher nicht mögliche Anzahl molekularer Daten mit hoher Präzision zu erstellen und zu analysieren. „Wir werden damit insbesondere eine Basis für weitergehende genetische Untersuchungen schaffen, die es beispielweise der Züchtungsforschung zukünftig ermöglichen werden, wesentlich gezielter als bisher, Formen mit vorteilhaften Eigenschaften zu selektieren“, erläutert Dobe Es geht um die Entstehung der Artenvielfalt des Weißdorns in Eurasien. Insbesondere ist die Rolle ursprünglicher sexueller Arten in der Genese der zahlreichen abgeleiteten und vielfach asexuellen Arten interessant. „Traditionelle stammesgeschichtliche Studien waren in ihrer Aussage aufgrund der geringen Zahl verfügbarer und leistbarer molekularer Marker, ihrer unbekannten Position im Genom der Arten, sowie in den Malinae, der geringen Auflösung der Marker limitiert. Wir wollen in unserem Projekt diese Limits überkommen, in dem wir die stammesgeschichtlichen Rekonstruktionen auf orthologen Markern basieren, die das gesamte Genom mit hoher Dichte abdecken“, so Dobeš. Gemeint ist damit „marker-assisted breeding“, das heißt, es wird nicht mehr primär eine chemische, physiologische oder gestaltliche Eigenschaft – zum Beispiel eine Blütenfarbe oder ein chemischer Inhaltsstoff -, sondern ein molekularer Marker, der diese charakterisiert, selektiert.
Integrativer Ansatz
Das Projekt macht einen wichtigen theoretischen und analytischen Schritt, und zwar weg von rein traditionellen, Morphologie-basierenden Analysen – das heißt Analysen, die von der Form ausgehen – hin zu einem integrativen Ansatz beruhend auf molekularen Stammbäumen und zytologischen Daten. Letzteres bezieht sich auf die sogenannte Durchfluss-Zytometrie, die zur Bestimmung der Anzahl der Chromosomensätze sowie des Fortpflanzungsmodus der Individuen herangezogen wird.
Das Projekt wird in Kooperation mit der Karls Universität in Prag (TomᨠFér und Roswitha Schmickl) und dem Komarov Institut in St. Petersburg (Roman Ufimov) durchgeführt.
Der Speierling (Sorbus domestica) ist selten, ökologisch wertvoll und auch für die Forstwirtschaft interessant.
