Forschungsschwerpunkte
Die Arbeiten der Abteilung für Forstgenetik und Forstpflanzenzüchtung beschäftigen sich vorwiegend mit der Populationsgenetik und der ökologischen Genetik von Waldbäumen. Arbeitsschwerpunkte sind
• anpassungsrelevante genetische Variation und molekulare Forstpflanzenzüchtung
• Zusammenhänge zwischen genetischer Variation, Biodiversität auf höheren Ebenen und Ökosystemprozessen und –Dienstleistungen
• Reproduktionssysteme und genetische Variation tropischer Baumarten.
Die Ergebnisse dieser Arbeiten bilden eine Grundlage für die Züchtung von Waldbäumen, die Entwicklung von Strategien zur Erhaltung von diversen und produktiven Waldökosystemen bei Änderungen der Umweltbedingungen (Änderungen der Landnutzung; Klimawandel), die Beurteilung des menschlichen Einflusses auf Waldökosysteme, und den Schutz natürlicher Lebensgrundlagen einschließlich genetischer Ressourcen in Wäldern der gemäßigten Breiten und der Tropen.
Anpassungsrelevante genetische Variation und molekulare Forstpflanzenzüchtung
Mechanismen der Anpassung von Pflanzen an den Klimawandel und andere Veränderungen der Umwelt und die Bedeutung der natürlichen Variation an bestimmten Genen für anpassungsrelevante und ertragsbestimmende Merkmale sind bislang kaum verstanden. Dies gilt insbesondere auch für Waldbäume, deren Untersuchung in dieser Hinsicht aufgrund ihrer langen Lebensdauer und Generationszyklen, ihres späten Beginns der Blüte, ihres Wuchses unter heterogenen Umweltbedingungen und ihrer in der Regel sehr hohen Variation innerhalb von züchterisch nicht oder nur wenig bearbeiteten Populationen besonders schwierig ist.
Wir untersuchen gegenwärtig Nukleotidvariation in Kandidatengenen für die Resistenz gegenüber Trockenheit und phänologische Merkmale wie Austriebszeitpunkt insbesondere bei europäischen Eichen. Zudem werden QTLs (Quantitative Trait Loci) in verschiedenen Familien charakterisiert.
Zusammenhänge zwischen genetischer Variation, Biodiversität auf höheren Ebenen und Ökosystemprozessen und –Dienstleistungen
Die Bedeutung genetischer Variation von Waldbäumen und anderen Schlüsselarten für die Funktion von Waldökosystemen, für die von diesen Ökosystemen erbrachten Dienstleistungen und die wechselseitigen Beziehungen zwischen innerartlicher (genetischer) Variation und Artendiversität sind nur unvollständig verstanden. Ähnliches gilt für die vielfältigen Einflüsse des Menschen durch die Bewirtschaftung von Ökosystemen und Änderungen der Landnutzung auf innerartliche Variationsmuster.
Wir untersuchen die räumliche Dynamik genetischer Strukturen entlang von Gradienten der Artendiversität sowie der Nutzungsintensität bei wichtigen Waldbaumarten. Zudem betrachten wir die zeitliche Dynamik genetischer Strukturen innerhalb von Waldbaumpopulationen, die oft auch unterschiedlichen Formen menschlicher Einflussnahme wie Fragmentierung und waldbaulicher Steuerung unterliegen. Ziel ist ein besseres Verständnis der Bedeutung genetischer Variation für Ökosystemprozesse und der vielfältigen genetischen Implikationen menschlichen Handelns für Waldökosysteme.
Genetische Variation tropischer Waldbäume
Tropische Wälder sind Zentren der Artendivesität; neuere Untersuchungen belegen zudem die hohe innerartliche Variation der meisten Tropenbäume. Wir untersuchen die Verteilung genetischer Variation an ‚neutralen’ Genmarkern innerhalb von ausgewählten Taxa tropischer Waldbäume. Wir klären evolutionäre Verwandtschaften zwischen verschiedenen Arten auf (molekulare Phylogenien), untersuchen Muster genetischer Variation innerhalb von tropischen Arten auf unterschiedlichen räumlichen Ebenen und betrachten den Genfluss und das Paarungssystem von Waldbäumen der Tropen.
Die Entwicklung molekularer Methoden zur Identifikation des Ursprungs des Holzes tropischer Baumarten ist von hervorragender praktischer Bedeutung für die Erhaltung bedrohter Arten sowie die Kontrolle des internationalen Handels mit Tropenholz. Wir haben Methoden entwickelt, mit denen sich zuverlässig und einfach DNA aus dem Holz von Tropenbäumen extrahieren lässt. Molekulargenetische Marker wurden etabliert, die helfen, Arten und Wuchsregionen bei der extrem diversen, südostasiatischen Baumfamilie Dipterocarpaceae zu erkennen. Diese nicht manipulierbaren Methoden (‚genetische Fingerabdrücke’) können genutzt werden, um die mögliche Ursprungsregion von Holz und Holzprodukten einzugrenzen und um Angaben zum Ursprung von Tropenholz zuverlässig zu überprüfen.