P2012-02: Genomgrößenverteilungsmuster in Österreichischen Vegetationseinheiten: Überprüfung der Nukleotyphypothese
Projektleiterin:
Seit langem ist bekannt, dass die Menge der Kern-DNA nicht mit der organismischen Komplexität korreliert und hauptsächlich von der Menge nichtkodierender DNA abhängt. Dieser Überhang von – auf den ersten Blick – überflüssiger DNA weckt natürlich Fragen nach dessen Regulationsmechanismen und einer eventuellen Funktion der DNA-Menge im Zellkern abseits des Informationsgehaltes der Basensequenz. Etliche Faktoren (z.B. Meristemzellvolumen, Mitose- und Meiosedauer) die die Pflanzenentwicklung, und folglich auch die Fähigkeit eines Individuums mit den unterschiedlichen ökologischen Bedingungen zurechtzukommen, beeinflussen, korrelieren mit der monoploiden Genomgröße. Es wurde gezeigt, dass z.B. Pflanzen mit kurzem Lebenszyklus in der Regel kleine monoploide Genome aufweisen. Daraus folgend wurde die „Nukleotyp-Hypothese“ entwickelt, die DNA-Mengenunterschiede zwischen verschiedenen Arten als Ergebnis natürlicher Selektion auf die schiere Menge von DNA erklärt.
Die österreichischen Landschaften bietet ein weites Spektrum an diversen Habitaten mit verschiedensten ökologischen und klimatischen Bedingungen vom alpinen bis zum Pannonischen Raum. Österreich stellt daher ein perfektes System für die Untersuchung der Genomgrößenregulationsmechanismen dar. In der vorliegenden Studie konzentrieren wir uns auf die Genomgrößenanalyse innerhalb spezieller Lebensgemeinschaften: Schlammlings- und Schneetälchengesellschaften. Beide Vegetationseinheiten haben nur eine außerordentlich kurze Vegetationsperiode, werden aber von Pflanzen mit divergierenden Lebensstrategien besiedelt (einjährig und mehrjährig). Derzeit sind die Genomgrößen von nur sehr wenigen dieser Arten bekannt. Ihre Analyse zeigte aber einen signifikanten Unterschied zwischen perennierenden Arten der Schneetälchen (2.5 pg/1C im Mittel; N=6) und annuellen Schlammlingen (0.6 pg/1C im Mittel; N=2). Für unsere Arbeit werden wir die DNA-Gehalte aller verfügbaren Taxa der Schlammlingsgesellschaft und der Schneetälchenbesiedler mittels PI (Propidiumjodid) Durchflußzytometrie oder Feulgendensitometrie messen und die Chromosomen zählen.
Das Ergebnis wird in erster Linie für die Überprüfung der Nukleotyp-Hypothese verwendet, und wird daher statistisch auf Korrelationen der Genomgröße mit ausgewählten ökologischen Faktoren, sowie anderen, das Pflanzenwachstum beeinflussenden Faktoren (z.B. Lebensform), analysiert. Da die österreichische Flora in der C-value Data Base von Kew stark unterrepräsentiert ist (nur 17% der österreichischen Arten), wird unsere Arbeit aber auch die Kenntnis der Genomgrößen der heimischen Arten erhöhen. Darüber hinaus wird diese Studie Erkenntnisse über die Ploidiegrade der betroffenen Arten liefern, und die Artenselektion für Naturschutzprogramme unterstützen.
