genetische Vielfalt

• Bäume sind sessile (ortsgebundene) und langlebige Organismen

• Sie sind ständig wechselnden Umweltbedingungen ausgesetzt, z. B.:

  • Temperaturschwankungen (Früh-/Spätfrost, Hitzewellen)

  • Niederschlag (Regen, Schnee)

  • Mechanischer Stress (Wind, Schnee, Eis)

  • Veränderungen in der atmosphärischen Zusammensetzung

• Daher müssen sie sich über ihre gesamte Lebensspanne hinweg kontinuierlich anpassen

• Bäume besitzen ein vergleichsweise großes Genom

• Hinweise auf eine hohe genetische Diversität

auf Baum-Level:

• Hohe phänotypische Plastizität

  • anatomische, morphologische und physiologische Anpassungen als Reaktion auf Umweltveränderungen

  • Beispiele:

    • Sonnen- und Schattenblätter

    • Windfahnen an Baumkronen bei einseitiger Windbelastung

    • Flachwurzelbildung bei ungünstigen Bodenverhältnissen

site = Standort

• Umwelt- und genetische Faktoren bestimmen gemeinsam den Phänotyp eines Baumes

phänotypische Plastizität:

• Form der modifikatorischen Anpassung an Umweltbedingungen

• langfristig wirksam und meist nicht rückgängig zu machen

• besonders wichtig für ortsgebundene und langlebige Gehölze

• in natürlicher Umgebung sind keine 2 Bäume gleich

• Beispiel: Sonnen-/Schattenblätter

genotypische Variabilität:

• Ergebnis von Selektion und daher vererbbar

• verschiedene genetische Strukturen, angepasst an lokale Umweltbedingungen

• Beispiel: Schattenverträglichkeit bestimmter Baumarten

Phänotypische Plastizität

= Reaktionsnormen sind parallel, d. h. die beiden Genotypen reagieren ähnlich auf eine Umweltveränderung.

Genotyp-Umwelt-Interaktion (G×E)

= Genotypen reagieren unterschiedlich stark oder sogar entgegengesetzt auf Umweltveränderungen – oder einer reagiert, während der andere unbeeinflusst bleibt.

Die Diagramme zeigen:

1. Links: Beide Genotypen (rot, blau) verändern sich ähnlich – typische phänotypische Plastizität.

2. Mitte: Genotypen reagieren gegensätzlich – klassische G×E-Interaktion.

3. Rechts: Nur einer reagiert, der andere bleibt konstant – auch G×E-Interaktion.

Genetisch heterogenes Pflanzenmaterial

• Sämlinge: Pflanzen, die aus Samen gezogen werden, d. h. Wildpflanzen (unterschiedliche Genotypen)

Genetisch homogenes Pflanzenmaterial

• Klone: Pflanzen innerhalb eines Klons sind genetisch identisch – von der Wurzel bis zum apikalen Meristem

• Sorten/Kultivare: Kultivierte Pflanzen, die sich durch definierte Merkmale von anderen Gruppen derselben Art unterscheiden; diese Merkmale müssen auch nach der Vermehrung stabil bleiben. Oft veredelt: Edelreis ist genetisch identisch, die Unterlage (Wurzel) stammt von Sämlingen

• Samen- und Pflanzgut, das aus einer bestimmten Ursprungsregion stammt und geografisch sowie ökologisch ähnliche Eigenschaften aufweist

• Saatgutproduktion

Klone

• Pflanzen innerhalb eines Klons sind genetisch identisch – von der Wurzel bis zum apikalen Meristem.

• z.B. Stecklinge oder Ruten, z. B. von Pappeln und Weiden

• Reduktion der genetischen Variabilität

Sorten

• Taxonomischer Rang unterhalb einer Art. Begriff aus der Pflanzenzüchtung, um zwischen verschiedenen Sorten einer Art zu unterscheiden. Die Sorte muss sich durch verschiedene Merkmale wie Größe, Farbe und Form von anderen Sorten derselben Art unterscheiden

Übertragung eines Pflanzenteils (Sorte), der vermehrt werden soll, auf eine geeignete andere Pflanze, einen Wurzelstock.

Auch Zellvermehrung – Zellen werden von der äußersten Sprossspitze einer Pflanze unter dem Mikroskop entnommen. Diese werden unter Laborbedingungen zur Zellteilung angeregt, anschließend wieder getrennt und zum Wachsen stimuliert. Die jungen Pflanzen müssen später schrittweise an natürliche Bedingungen angepasst werden; große Stückzahlen, virenfreie Pflanzen, kostenintensiv.

-> Baumschulen setzen häufig auf Veredelung oder meristematische Kulturen, um eine reproduzierbare Baumstruktur zu gewährleisten.

Begrenztes Reaktionspotenzial in Bezug auf biotische (Pathogene, Insekten) und abiotische Risiken (Trockenheit, Hitze, Frost, Salzkonzentration, Bodenverdichtung, Verletzungen, extreme Temperaturen usw.) mit folgenden Konsequenzen:

• Vitalitätsverlust

• Anfälligkeit für Krankheitserreger (Insekten, Pilze, Bakterien)

• Schnelle und starke Ausbreitung von Schädlingen, Versagen größerer Bestände

-> Üblicherweise eingeschränkte genetische Vielfalt bei Stadtbaumpflanzungen