Untersuchung zur Anpassung verschiedener Populationen von Quercus robur L. und Tilia cordata Mill. anhand physiologischer und biochemischer Reaktionen auf Frost und Trockenheit
Creators: name: Selig, Malte
Publisher: name: Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
Year: 2020
Subjects: subject: Quercus robur
subject: Tilia cordata
subject: frost
subject: drought
subject: population
subject: areas of origin
subject: Federal Nature Conservation Act
subject: Frost
subject: Trockenheit
subject: Population
subject: Vorkommensgebiete
subject: Bundesnaturschutzgesetz
subject: Dewey Decimal Classification::600 | Technik::630 | Landwirtschaft, Veterinärmedizin

description: Die Verbreitungsgebiete von Baumarten überspannen große geographische Areale mit sehr unterschiedlichen Umweltbedingungen. Es wird angenommen, dass diese unterschiedlichen Umweltbedingungen, insbesondere Frost- und Trockenstressereignisse, zur Ausbildung lokal angepasster Populationen innerhalb einer Baumart geführt haben. Diese weisen eine größere Fitness am Herkunftsstandort auf als gebietsfremde Populationen. Um dieser Annahme Rechnung zu tragen und die genetische Struktur der Baumpopulationen in Deutschland zu schützen, wurde das Bundesnaturschutzgesetz 2010 novelliert und im „Leitfaden zur Verwendung gebietseigener Gehölze“ wurden 6 artenunspeziefische Vorkommensgebiete für die Verwendung gebietseigenen Pflanzenmaterials in der freien Natur ausgewiesen. Ab dem 1. März 2020 steht die Ausbringung von Pflanzenmaterial außerhalb seines eigenen Vorkommensgebiets unter Genehmigungspflicht. Allerdings ist das Wissen über die genetische Struktur vieler Baumarten in Deutschland noch lückenhaft. Die vorliegende Arbeit soll grundlegende wissenschaftliche Informationen über mögliche Unterschiede in der lokalen Anpassung von Populationen von Quercus robur und Tilia cordata an Frost- und Trockenstress liefern. Hierzu wurden unter kontrollierten Bedingung Frühfrost-, Spätfrost-, und Trockenstressversuche mit 2-jährigen Sämlingen aus jeweils 3 verschiedenen Populationen beider Baumarten durchgeführt. Um einen größeren geographischen Rahmen abzudecken, wurde bei der Stieleiche zudem eine ungarische Population einbezogen. Neben physiologischen und biochemischen Parametern der Stressantwort wurden auch phänologische Parameter (Zeitpunkt von Triebabschluss und Austrieb) bestimmt. Es konnten nur vereinzelt schwach signifikante Unterschiede in diesen Parametern zwischen den Populationen gefunden werden, insbesondere bei der Betrachtung der deutschen Populationen. Zudem war es nur in einem Fall möglich diese Unterschiede auf die lokalen Umweltbedingungen am Herkunftsstandort zurückzuführen. Mögliche Gründe hierfür könnten die geringen Unterschiede in den Umweltbedingungen an den Herkunftsstandorten der Populationen, sowie Eigenschaften (hoher Genfluss, hohe phänotypische Plastizität, phylogeographische Geschichte) der verwendeten Baumarten sein. Die vom BNatSchG §40 angenommenen Unterschiede in der Ausbildung von Anpassungen an lokale Umweltbedingungen, welche durch die Vorkommensgebiete abgebildet werden können, konnte in dieser Studie demnach nicht bestätigt werden. Die sehr strikten und generellen Regelungen des BNatSchG §40 sollten dahin gehend geändert werden, um unnötige Kosten für die Produktion und die Bereitstellung gebietseigenen Pflanzenmaterials zu vermeiden und die Versorgung mit geeignetem Pflanzenmaterial zu gewährleisten.
description: Distribution areas of tree species in Europe cover large geographical ranges with various environmental conditions. It is assumed that these various conditions, particularly frost and drought stress events, formed local adapted populations within a species. These local adapted populations are again assumed to show higher fitness at the site of origin compared to non-local populations. To prevent loss of genetic structure of tree populations in Germany the German government amended the Federal Nature Conversation Act (BNatSchG) in 2010 and for the use of plants in free nature six species unspecific defined areas of origin have been arranged. The transfer of propagation material between them is forbidden from 1st March 2020. However, the grade of local adaptation in populations of woody species in Germany is not clearly demonstrated. The aim of this study was to investigate possible differences in the response between populations of Quercus robur and Tilia cordata to frost and drought stress. Therefore early and latefrost stress as well as drought stress experiments were conducted under controlled conditions with plants (2-year old seedlings) of three different populations of each target tree species. To cover a bigger geographical range one Hungarian population of pedunculate oak was included. Physiological and biochemical parameters as well as phenological parameters (but set and bud break) were determined. Over all, only weakly significant differences in these parameters between populations could be pointed out. Furthermore, just in one case a correlation between these differences and the environmental conditions at the site of origin existed. Small differences in the environmental conditions between the population’s sites of origin as well as species-specific life history traits (high gene flow, high phenotypic plasticity, phylogeographical history) of the investigated tree species could be the reasons. Regarding frost and drought stress response, local adaptations of German tree populations seem not to be as distinctive as the defined areas of origin assume. Taken this into account, the strong and general restrictions of BNatSchG §40 should be reconsidered to avoid unnecessary costs for production of local plant material and ensure supply of suitable local plant material.