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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-11892
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/1189/


Kamruzzahan, Sultana

Is Alnus viridis 'a' glacial relict in the Black Forest ?

Ist Alnus viridis 'ein' Glazialrelikt im Schwarzwald ?

Dokument1.pdf (1.505 KB) (md5sum: d1acfd49fa070b1ced3a4b43b03170b7)

Kurzfassung in Englisch

Using light dependent-morphogenesis to study the adaptive change of a population and ventured the extensive study of a chloroplast DNA-marker, to understand the evolutionary relationship between different populations of Green Alder (A. viridis) from the Black Forest and the European Alps. Looking at the photomorphogenesis as an indicative trait to test, whether the divergence between the Alpine and the Black-Forest population of Green Alder has already resulted in adaptive changes related to the changed habitat conditions. Flavonoid induction in the hypocotyl is under control of short-wavelength light. The most important photoreceptor seems to be the UV-B receptor, whose action is complemented by UV-A/BL receptor(s). Phytochromes are not involved. A similar result is observed for the anthocyanins one of the end products of the flavonoid biosynthesis. In contrast, phytochromes are clearly involved in the regulation of flavonoid induction in the cotyledons. The significant differences in responsiveness and sensitivity between the Alpine, the Black-Forest, and the pre-Alpine population: Whereas flavonoid and anthocyanin synthesis in the hypocotyl are dominated by the UV-B receptor in the Alpine population, the Black-Forest population is characterized by a stronger influence of the UV-A/BL receptor system. The pre-Alpine population is somewhat intermediate, in terms of flavonoid induction it resembles the Alpine population, in terms of anthocyanin synthesis, it is closer to the Black-Forest population. Interestingly, the rate of dark germination is much higher in the Black-Forest population as compared to the other two populations.
To find the relationship among different populations of A. viridis and other Alnus species. I compared the sequences of the noncoding trnT-trnF (trnT-L and trnL-F-spacers and trnL-intron) region of the chloroplast genome. Based on the base-pair variations, in the trnL-trnF region all individual population of A. viridis were cluster into 9 groups. However, within the Black Forest at least six different groups of A. viridis were identified under four glacial relict populations that coexist in some times close vicinity.
Genetic diversity in the context of population history and present-day distribution, substitution variations were used to estimate the divergence times when two given populations presumably separated. The extent of gene flow between the different populations in the Black Forest might be negligible.


Kurzfassung in Deutsch

Für die Einschätzung der evolutionären Beziehung zwischen Populationen von Grünerle (A. viridis) aus dem Schwarzwald und den Europäischen Alpen wurden zum einen eine photomorphogenetische Studie und zum anderen eine molekularer Vergleich mittels eines Chloroplasten DNA Markers durchgeführt. Innerhalb des photomorphogenetischen Ansatzes wurde untersucht, inwieweit sich Unterschiede zwischen den Alpen- und Schwarzwaldpopulationen in Folge von Anpassung an unterschiedliche Umweltbedingungen erkennen lassen. In Bezug auf die Lichtwirkungen spielt die Induktion von Flavonoiden im Hypokotyl eine Rolle und wird von kürzeren Wellenlängen gesteuert. Der entscheidende Lichtrezeptor hierfür aber scheint der für UV-B zu sein, dessen Wirkungsweise selbst von UV-A/BL Rezeptoren komplementiert wird. Phytochrome scheinen nicht involviert zu sein. Dies gilt ebenso für Anthocyane als Endprodukte der Flavonoid Biosynthese. Dagegen spielen Phytochrome in der Tat eine Rolle bei der Flavonoidinduktion in den Cotyledonen. Signifikante Unterschiede der Lichtwirkung in Bezug auf Responsivität und Sensitivität bei Erlenpopulationen aus den Standorten Alpen, Schwarzwald und der Voralpenzone sind folgende: verstärkte Rolle des UV-B Rezeptors für die Flavonoid- und Anthocyaninsynthese im Hypokotyl bei der Alpenpopulation, dagegen erhöhte Signifikanz für die Rolle des UV-A/BL Rezeptorsystems bei den Schwarzwaldstandorten. Die Voralpenpopulation verhält sich intermediär: in Bezug auf Flavonoid mehr wie die der Alpen, in Bezug auf Anthocyan eher vergleichbar mit der aus dem Schwarzwald. Interessanterweise ließ sich eine sehr viel höhere Dunkelkeimungsrate bei der Schwarzwaldpopulation im Vergleich zu den beiden anderen Standorten beobachten.
Für die Einschätzung des Verwandtschaftsgrades zwischen den verschieden Populationen von A. viridis und anderen Erlenarten wurde ein Sequenzvergleich im nichtcodierenden trnT-trnF Abschnitt des Chloroplastengenoms gemacht (trnT-L und trnL-F-Spacer und trnL-Intron). Basierend auf den Variationen der Basenpaarungen in der trnL-trnF Region konnten alle untersuchten Populationen von A. viridis in neun Gruppen aufgeteilt werden. Innerhalb von mindestens sechs unterscheidbaren A.viridis Populationen aus den Schwarzwaldstandorten erwiesen sich vier Populationen aufgrund engerer Verwandtschaftsgrade als vermutlich eiszeitlich reliktische Populationen, die ehemals in engster Nachbarschaft koexistierten.
Um den Zeitpunkt des Auseinanderweichens zweier gegebener Populationen einzuschätzen, wurden Substitutionsanalysen durchgeführt, die eine Aussage zulassen über die Populationsgeschichte basierend auf der genetischen Diversität innerhalb der heutigen Verteilung. Innerhalb dieser Analyse erwies sich der Genfluß zwischen den unterschiedlichen Schwarzwaldstandorten als vernachlässigbar.


SWD-Schlagwörter: Grünerle , Schwarzwald , Europäische Alpen , Photorezeptor , Flavonoid , Anthocyan , Phylogenie , Molekulare Uhr
Freie Schlagwörter (englisch): Green Alder , Black Forest , European Alps , Photoreceptor , Flavonoid , Anthocyanin , Phylogeny , Molecular Clock
Institut: Institut für Biologie 2
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Nick, Peter (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 25.02.2004
Erstellungsjahr: 2003
Publikationsdatum: 10.03.2004
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