M7 - genet. Prozesse für Gefährdung Pflanzen, Inzucht

Question 1

2 Typen genetischer Variabilität

Answer 1

1. quantitative Merkmale: idR selektionsRELEVANT, polygen
   - untersuchen durch Kreuzung, Stammbäume, Common garden Experimente
2. qualitative Merkmale: oft selektionsNEUTRAL, monogen
   - Mikrosatelliten
   - untersuchen durch RAPP, AFLP, Sequenzierung…
   - nicht immer selektionsneutral, bsp Arnica montana

Question 2

Genetische Probleme kleiner Populationen

Answer 2

• durch kleinere, schlechtere Habitate und Fragmentierung
• genetische Drift!
• • Verlust seltener Allele (Fixierung)
• • weniger Heterozygotie -> weniger Diversität
• • Differenzierung zw Pops (weil Drift zufällig)

dagegen wirken:

• Genfluss
• Immigration (fremde Samen oder Pollen)
• Mutation (müsste unrealistisch hoch sein damit was bringt)
• wenn viel Var zwischen Pops muss man viele Subpops erhalten um Var zu erhalten

Question 3

Inzucht

Answer 3

• vA in kleinen Pops
• mehr Homozygotie
• bei Pflanzen 2 Möglichkeiten:
  1. Selbstbefruchtung
  2. Biparental (wie Tiere)
• mit jeder Generation Selbstung -50% Heterozygote
• meiste Pflanzen mixed-mating System: findet immer beides statt (bsp Selbstung durch Bestäuber die von Blüte zu Blüte an einer Pflanze krabbeln)
• Selektion kann eingreifen: wenn Homozygotie Nachteil ist
• Inzuchtdepression: ingezüchtete Individuen weniger Fitness
• Pflanzenarten unterschiedlich Anfällig für Inzuchtdepression

Question 4

Inzuchtdepression Definition

Answer 4

• Verringerte Fitness von Individuen entstanden durch Selbstung, im Vergleich zu durch Kreuzung entstandenen
• Populationen können aber auch untereinander verglichen werden und im Vgl zu anderer Pop ID aufweisen

Question 5

Fluktuierende Asymmetrie

Answer 5

• um ID zu untersuchen
• Abweichungen in Symmetrie bei Organen/Strukturen die eig symmetrisch sein sollten
• deutet hin auf genet. Probleme, Inzucht -> Entwicklungsstörungen führen zu untersch. starker Asymmetrie (geringere Kontrolle der Entwicklung)
• also bei Indiv aus Selbstung FA höher

Question 6

Zsmhang Inzuchtdepression - Auskreuzungsrate

Answer 6

• A-Rate hoch: große Unterschiede zw selbstung und outcrossing -> hohe ID, wie ID ist vergleich
• A-Rate tief: kaum Unterschiede, beide geringe Fitness -> geringe ID
• weil bei tiefer A-Rate viel Selbstung stattfindet, sind ausgekreuzte Indiv dann Kinder quasi identischer Eltern -> Div geht verloren, kein Unterschied zu geselbsteten
• bei Eichhornia

Question 7

Maßnahmen gegen Inzucht und ID

Answer 7

• Fragmentierung vermeiden
• große Pops erhalten
• Genfluss erhalten
• Genfluss künstlich erhöhen (genetic rescue) -> Gefahr Auszuchtdepression
• Purging? Eliminieren fehlerhafter Allele durch Selektion, kann langfristige Fitness stark einschränken wenn zu viele Allele eliminiert werden

Question 8

Auszuchtdepression

Answer 8

• Einkreuzen genetisch unterschiedlicher Individuen in eine Pop
• dadurch Verringerte Fitness der Nachkommen, weil die Anderen anders angepasst sind
• dadurch Nachkommen schlechter an eigene Umwelt angepasst als ihre lokalen Elter
• > muss aber nicht der Fall sein bei Einkreuzen, kann auch Heterozygotenvorteil/Heterosis geben
• aufpassen, wo die neuen Indiv herkommen -> sollten ähnlich angepasst sein/gut an neue Bedingungen angepasst sein

Question 9

Umweltabhängigkeit - Inzucht- und Auszuchtdepression

Answer 9

• 2 Hypothesen:
• • Ingezüchtete Empflindlicher gegen Stress, ID bei schwierigen Bedingungen höher
• • Ausgezüchtete können plötzlich gute Bedingungen besser nutzen, ID bei guten Bedingungen höher
• beides stimmt, ist von Art und Umwelt abhängig
• kleine Pops (tendenziell mehr Inzucht) können mit Umweltveränderungen schlechter umgehen weil weniger plastisch sind

Question 10

Genetische Differenzierung zwischen Populationen

Answer 10

• wie startk unterschieden sich Pops einer Art genetisch?
• wichtig für Naturschutz: wissen wie Variabilität verteilt ist (within or between pops) um zu wissen wie viele Pops man er halten muss um genet. Var der Art zu erhalten
• Maße Fst für molekulare Marker, Qst für quantitative Merkmale

Question 11

Fst und Qst

Answer 11

• beschreibt Anteil der gesamten genet. Var der zwischen Pops ist
• Fst: qualitative Merkmale, meist molek Marker, selektionsneutral, Diff durch Drift
• Qst: quantitative Merkmale, bsp Größe, selektionsrelevant, Diff durch Drift und Selektion
• bei Pflanzen Fst meist ca 20%, variiert je nach Art, bei Tieren viel geringer, Pflanzen stärkere räuml genet Struktur weil weniger mobil, weniger Genfluss zw Pops

Question 12

Vergleich Fst - Qst

Answer 12

• Fst < Qst: Untersch quantit. Merkmale größer als qualit. -> Pop-Unterschieden hauptsächlich durch Selektion
• Fst = Qst: genet Drift erklärt alle Unterschiede
• Fst > Qst: Untersch selektionsrelev Mm viel geringer als erwartet -> stabilisierende Selektion, ein Phänotyp wird bevorzugt

Question 13

Faktoren die genet. Variabilität und deren Verteilung beeinflussen (4)

Answer 13

• Mutation
• Selektion
• Migration
• Genetische Drift