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Exploring the genetic component of ecologically important traits in hybridizing Populus species
Erik Szamosvári
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Christian Lexer
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.56654
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-17294.53497.218965-1
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Natürliche Hybridpopulationen haben in den letzten Jahrzehnten und insbesondere seit Beginn der Genomik-Ära großes Interesse für Untersuchungen der Evolutionsbiologie und der Öko-Evolutionsdynamik gefunden. In diesem Projekt haben wir die Auswirkungen genetischer Abstammung auf juvenile Fitness-Merkmale und funktionell wichtige Pflanzenmerkmale in den zwei ökologisch unterschiedlichen Baumarten Populus alba, P. tremula und ihren diploiden P. x canescens-Hybriden in Anbauversuchen erforscht. Wir fanden heraus, dass Rückkreuzungen mit P. tremula und andere rekombinante Hybridgenotypen in den ersten drei Lebensjahren in zwei Testgärten stärker von jugendlicher Mortalität betroffen waren als F1-Hybride, Rückkreuzungen mit P. alba und beide Elternarten. Sowohl die Bereitschaft zur klonalen Vermehrung (Rate überlebender Stecklinge der Klone), als auch das Wachstum der Jungpflanzen waren stark von der genetischen Abstammung beeinflusst. Der klonale Erfolg sowie auch die relativen Wachstumsraten waren bei Jungpflanzen mit einem höheren Abstammungsanteil von P. alba größer als bei anderen Hybridtypen und Rückkreuzungstypen zwischen P. alba und P. tremula. Unsere Ergebnisse aus Testgärten helfen die genomische Zusammensetzung natürlicher Hybridpopulationen dieser beiden weit verbreiteten Waldbaumarten zu erklären, die schon in früheren Studien präsentiert wurden. Darüber hinaus haben unsere Messungen der Blattreflexion (zur Bestimmung der Trichomen-Dichte am Blatt) eine signifikante Variation dieses funktional wichtigen Pflanzenmerkmals entlang der genetischen Durchmischungsachse von P. tremula bis P. alba zutage gebracht; mit einem Fehlen von Trichomen an einem Ende und hoher Trichomen-Dichte am anderen. Diese Ergebnisse wurden von Botanikern und Pappelzüchtern seit langem vorhergesagt, und unsere Daten und Befunde schaffen die Voraussetzung für die genetische Kartierung dieses funktional wichtigen Pflanzenmerkmals in natürlichen Pappelhybriden in den Testgärten. Zusammenfassend hat sich diese Arbeit mit den Auswirkungen genetischer Abstammung (neben Umwelt- und Entwicklungsaspekten) auf mehrere juvenile Fitness-Merkmale und funktional wichtige Pflanzenmerkmale in zwei weit verbreiteten, hybridisierenden Waldbäumen beschäftigt. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für genetische Untersuchungen (z. B. genomweites Assoziations-Scanning) von fitnessbezogenen Merkmalsunterschieden bei diesen ökologisch wichtigen, hybridisierenden Pappelarten.
Abstract
(Englisch)
Natural populations of hybrids have attracted great interest for studies of evolutionary biology and eco-evolutionary dynamics in recent decades, and particularly so since the onset of the genomics era. In this project, we tested the effects of genomic ancestry on juvenile fitness proxies and functionally important plant traits in the ecologically divergent tree species Populus alba, P. tremula and their diploid P. x canescens hybrid offspring in a common garden setting. We found that backcrosses towards P. tremula and other recombinant hybrid genotypes suffered more from juvenile mortality in two common gardens in their first three years of life, compared to F1 hybrids, backcrosses to P. alba, and both parental species. Both the propensity to reproduce clonally (measured via clonal cutting survival) and sapling growth were strongly affected by genetic ancestry: clonal success was greater in saplings with a higher proportion of P. alba ancestry, and the same was the case for relative growth rates when comparing backcrosses towards this species (BCA) with other types of hybrids along the axis of genome admixture. These results from experimental common gardens help explain the genomic composition of natural hybrid populations of these wide-spread forest tree species seen in previous studies. In addition, our measurements of leaf reflectance (a surrogate of leaf trichome density) recovered significant variation for this functionally important plant trait along the admixture axis spanning from P. tremula to P. alba, with an absence of trichomes in the former and dense trichome cover in the latter. These results were long predicted by botanists and poplar breeders, and our data and findings set the state for the admixture mapping of this functionally important plant trait in common garden grown poplar hybrids. In summary, this thesis has addressed the effects of genetic ancestry (along with environmental and developmental aspects) on several juvenile fitness proxies and functionally important plant traits in two wide-spread, hybridizing forest trees. The results lay the foundation for genomic investigations (e.g. genome wide association scanning) of fitness-related trait differences in these ecologically important, hybridizing poplar species.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
genetic ancestry admixture Populus juvenile fitness functional traits hybrids
Schlagwörter
(Deutsch)
genetische Herkunft genetisch Zusammensetzung Populus juvenile Fitness funktionelle Merkmale Hybride
Autor*innen
Erik Szamosvári
Haupttitel (Englisch)
Exploring the genetic component of ecologically important traits in hybridizing Populus species
Paralleltitel (Deutsch)
Untersuchung genetischer Komponenten ökologisch wichtiger Merkmale in hybridisierenden Populus Arten
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
40 Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christian Lexer
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
42 Biologie > 42.00 Biologie: Allgemeines
AC Nummer
AC15343656
Utheses ID
50044
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |
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