Die prognostizierten klimatischen Veränderungen werden schneller ablaufen als die Anpassungsprozesse von Waldbäumen, die zur Angepasstheit genetisch kontrollierter Merkmale führen. Für die Baumartenwahl auf denjenigen Standorten, die in Zukunft besonders von den klimatischen Veränderungen betroffen sein werden, sind Kenntnisse über die genetisch bedingte Anpassungsfähigkeit sowie über die Plastizität von Baum-arten und ihrer Herkünfte von großer Bedeutung. Zum anderen bilden Informationen über die Auswirkungen der Klimaänderungen auf die genetische Diversität der Baumar-ten die Grundlage für Entscheidungen im Zusammenhang mit UmtriebszeiBaumar-ten, Ver-jüngungsverfahren und Minderung von Risikopotentialen. Wichtig ist der Erhalt einer hohen genetischen Vielfalt, damit möglichst viele Anpassungsoptionen bestehen.
Die Bewertung der Anpassungsfähigkeit von Gehölzen gegenüber dem Klimawandel geschieht durch unterschiedliche Versuchsansätze, die sich auch ergänzen können. Dazu gehören langfristig ausgerichtete Anbau- und Herkunftsversuche, kurzfristig durch-führbare gezielte Stressexperimente und Laboruntersuchungen mit Genmarkern und Biomarkern. Im Berichtszeitraum wurden zu diesen Ansätzen unterschiedlichste Arbei-ten durchgeführt, die in Tabelle 5-6 zusammengefasst sind. Bei den Herkunftsversuchen im weitesten Sinne wird der Fokus zunehmend auf Herkünfte aus wärmeren Regionen, z. B. Osteuropa gerichtet, wo man sich ein genetisches Potential zur Anpassung an wärmere und trockenere Bedingungen erhofft. Bei der Douglasie, einer Baumart mit zu-nehmender Bedeutung im Klimawandel, stehen das Austriebsverhalten und die Frostre-sistenz im Mittelpunkt der Untersuchungen. Die Identifizierung trockenheitstoleranter Individuen und Populationen ist ein wichtiges Thema bei Buche und Eiche.
In den letzten Jahren wurde ein neuer Typ von Genmarkern entwickelt, der auf Variatio-nen in den BausteiVariatio-nen der DNA, den Nukleotiden basiert, und als SNP (Single Nucleotide Polymorphism) bezeichnet wird. Es gibt inzwischen Hinweise, dass einige dieser SNPs mit Trockenstresstoleranz und anderen phänotypischen Merkmalen assoziert sind.
Solche SNPs könnten als diagnostische Werkzeuge benutzt werden, um Herkünfte mit bestimmten Eigenschaften auszuwählen. Die Forschungsarbeiten zur Entwicklung und Anwendung adaptiver Genmarker waren im Berichtszeitraum zunehmend. Für die Baumarten Buche, Douglasie und Schwarz-Kiefer stand die Entwicklung von SNPs, die mit Trockenheitstoleranz assoziert sind, im Mittelpunkt. Bei der Pappel wurde die Ent-wicklung einer SNP-Datenbank mit Kandidaten-Genen für züchtungsrelevante Eigen-schaften vorangetrieben.
Institution Isoenzym- und/
Feldversuche und –beobachtungen zur Baumarten- und Herkunftswahl im Klimawandel Versuchsanbau
Versuchsflächen Ziel: Überprüfung der Anbaueignung von Bornmüller-Tanne, Libanon Ze-der, Orient-Buche, Rumelischer Kiefer, Silber-Linde und Hemlocktanne aus nach Klimaparametern ausgewählten Regionen in Mitteleuropa
Ergebnis: Vermehrungsgut aus ausgewähl-ten Regionen beschafft, phänotypische Beobachtungen während der Baum-schulphase. Langfristige Versuchsflächen angelegt (2 Flächen in BY, 1 Fläche in TH, 1 Fläche Schweiz, 1 Fläche Österreich).
Herkunfts-/
Anbauversuch zu Walnuss und Küsten-Tanne
Ziel: Suche nach Baumarten, die aus Sicht des prognostizierten Klimawandels eine Alternative in der waldbaulich geeigneten Baumartenpalette darstellen könnten Ergebnis: Anlage eines Anbauversuches mit 3 potentiell geeigneten Walnussher-künften; Anlage von 2 Herkunftsversu-chen für die Küsten-Tanne mit 5 bzw. 7 Herkünften.
BB/LFE Versuchsfläche Ziel: Vergleich der Anpassungsfähigkeit unterschiedlicher Herkünfte der Trauben-Eiche unter den Bedingungen des für Bran-denburg prognostizierten Klimawandels.
Der Schwerpunkt der Provenienzauswahl liegt auf dem östlichen und südöstlichen Verbreitungsgebiet der Baumart (Polen, Ukraine, Österreich, Bulgarien, Rumänien, Ungarn, Griechenland)
Ergebnis: geeignete Saatgutquellen wurden erschlossen, Eicheln einzel-baumweise von jeweils 25 Mutterbäumen geerntet und in Brandenburg angezogen.
Die Versuchsanlage soll auf zwei Flächen erfolgen.
Versuchsfläche Ziel: Auswahl geeigneter Herkünfte für den Anbau im Klimawandel
Ergebnis: Versuchsflächen sind angelegt.
Erste Erhebungen auf den Flächen wurden vorgenommen.
Projekt/ mit Buchen- und Klimabedingun-gen zur Prüfung der Anpassungs-fähigkeit bei Klimawandel
BY/ASP, BW/FVA
Versuchsfläche Ziel: Prüfen, ob Anpassungfähigkeit von Buchen- und Tannenherkünften aus Süd-deutschland (Bayern) ausreicht, um auf die prognostizierten Klimaänderungen ohne deutlichen Vitalitäts- und Produktivitäts-verlust zu reagieren
Ergebnis: Langfristige Versuchsflächen in Bulgarien und Süddeutschland etabliert.
Erste Hinweise auf hohe Plastizität der süddeutschen Buchen- und Tannenher-künfte. Es gibt erste Hinweise, dass die süddeutschen Herkünfte im Gegensatz zu den bulgarischen auf höhere Temperatu-ren und Trockenheit mit Wachstumsrück-gang reagieren werden.
Austrieb von Bestandes- nachkommen-schaften der Douglasie aus DE im Vergleich zu Originalproveni-enzen
SN/SBS Phänologische Untersuchungen
Ziel: Erfassung des Austriebsverhaltens von 48 Herkünften im Frühjahr 2010 Ergebnis: Starke Variation des Austriebs in Zeitpunkt und Verlauf; in DE sehr differenziertes Austriebsverhalten, dass auch innerhalb von Herkunftsgebieten stark variiert.
Untersuchun-gen zu Spät-frostschäden von Douglasienher-künften in einer Nachkommen-schaftsprüfung
BY/ASP Phänologische Untersuchungen
Ziel: Erkenntnisse zur Spätfrostresistenz von Douglasienherkünften
Ergebnis: Große herkunftsbedingte Unterschiede zwischen den Herkünften:
Inlandsdouglasie stärker geschädigt als Küstendouglasie.
Genetische Cha-rakterisierung der Prüfglieder in einer Douglasien- Nachkommen-schaftsprüfung
ASP Isoenzyme Ziel: Erkenntnisse zur genetischen Zusam-mensetzung der Prüfglieder (48) in einer Nachkommenschaftsprüfung von Dougla-sienerntebeständen aus Deutschland Ergebnis: Probenahme und Analysen abge-schlossen. Auswertung in Arbeit.
Ziel: Erfassung der Variation von anatomischen und physiologischen Merkmalen innerhalb und zwischen Rot-Buchenherkünften
Ergebnis: Es können Unterschiede in den Merkmalen festgestellt werden, die im Falle der physiologischen Merkmale mit Trockenstress-Symptomen korrelieren.
Institution Isoenzym- und/
SN/SBS Isoenzyme Ziel: Vergleich der genetischen Struk-turen von Rot-Buchenherkünften mit unterschiedlicher Trockenstresstole-ranz an deren Nachkommenschaften im Provenienzversuch
Ergebnis: Unterschiede in Abhängigkeit von Trockenstresstoleranz können am Genort PGM-A festgestellt werden.
Herkunftsver-such Schlehe und Pfaffenhüttchen
BB/LFE Phänologische Untersuchungen
Ziel: Vergleich von Vitalität, Wachs-tumserfolg, Phänologie und Resistenzei-genschaften von brandenburgischen und ungarischen Herkünften der Straucharten Pfaffenhüttchen und Schlehe
Ergebnis: Die phänologischen Aufnah-men zeigen bei beiden Arten signifikante Unterschiede zwischen den Herkünften im Beginn und Verlauf der einzelnen Blatt-Austriebsphasen. Ebenso sind die Mortalitätsraten der gebietsheimischen Herkünfte bei beiden Arten deutlich höher als bei den ungarischen Herkünften.
Stressversuche unter kontrollierten Bedingungen Untersuchungen
Ziel: Erfassung der herkunftsspezifischen Frosthärte von Douglasien
Ergebnis: Die bereits bekannten Unter-schiede zwischen den Varietäten und Her-künften bestätigen sich und finden bei den Nachkommen von Douglasienherkünften aus DE ihren Niederschlag.
Untersuchungen
Ziel: Erfassung der herkunftsspezifischen Trockenresistenz von Douglasien Ergebnis: Es können Unterschiede zwischen den untersuchten Herkünften festgestellt werden, die jedoch aufgrund des geringen Stichprobenumfanges nicht signifikant sind.
BB/LFE Biomarker Ziel: Selektion trockenstresstoleranter Eichenklone; Differenzierung auf Klon- und Artebene
Ergebnis: Selektion von Klonen; Ableitung von physiologischen Reaktionsmustern.
Projekt/
Ziel: Beschreibung der abiotischen Resis-tenzeigenschaften von Pappel-Klonen für die Produktion von Biomasse
Ergebnis: Zwischen den untersuchten Klonen können zum Teil erhebliche Unterschiede festgestellt werden, die Konsequenzen für Leistungsfähigkeit und Stabilität haben.
Untersuchungen zum Einfluss der
Ziel: Erfassung der Zusammenhänge zwischen Wasserversorgung und Stomata-Entwicklung während des Austriebs Ergebnis: kein Einfluss der Wasserversor-gung auf die Stomatabildung feststellbar.
Laborforschung zu adaptiven Markern Genetische und
Ziel: Entwicklung molekularer Marker zur Abschätzung der Trockenheitstoleranz bei Douglasienherkünften
Ergebnis: Ein Assay zur Bestimmung von 50.000 Genvarianten in bereits identifizier-ten Kandidaidentifizier-tengenen wurde entwickelt.
Verfahren zur Analyse trockenstressspezi-fischer Genaktivitätsmuster in Douglasien wurde validiert. Vorläufige Ergebnisse zu herkunftsspezifischen Unterschieden im Stoffwechsel der Douglasie unter Trockenstress und deren Verwendung als potentielle Trockenstressmarker.
Analyse
Ziel: Prüfen, ob unterschiedliche Reakti-onen auf Trockenheit bei Rot-Buche und Schwarz-Kiefer genetisch bedingt sind und ob auf dem Wege genetischer Untersu-chungen eine Auswahl von Herkünften mit erhöhter Trockenresistenz getroffen werden kann
Ergebnis: Bei Schwarz-Kiefer wurden 14, bei Buche 10 SNP identifiziert und in ausgewählten Poplationen analysiert.
Auswertungen laufen.
Institution Isoenzym- und/
Ziel: Erfassung von phänotypischen und genetischen Merkmalen von Eichenvor-kommen auf extremen Trockenstandorten Ergebnis: Es können keine Unterschiede in den phänotypischen Merkmalen fest-gestellt werden; genetische Merkmale in Auswertung.
Ziel: Evaluierung der Nukleotiddiversität in für die Züchtung relevanten Klonen und Hybriden; Aufbau einer SNP-Da-tenbank der Pappel für mindestens 20 Kandidaten-Gene für züchtungsrelevante Eigenschaften
Ergebnis: Für die funktionelle Analyse des Erbguts der Zitter-Pappel wurde die Aktivierungs-Markierung optimiert, bei der ein mobiles Elementsystem verwendet wird, das aus zwei Komponenten besteht.
Tabelle 5-6: Projekte zur Bewertung der Anpassungsfähigkeit von Gehölzen gegenüber dem Klimawandel