Forschungsbedarf zur Umsetzung des „Konzeptes zur ... - Genres

BLAG Forstliche Genressourcen und Forstsaatgutrecht
Forschungsbedarf zur Umsetzung des „Konzeptes zur Erhaltung und
nachhaltigen Nutzung forstlicher Genressourcen in der Bundesrepublik
Deutschland“
1. Klimawirkungsforschung
Die genetische Vielfalt der Waldbäume bildet eine entscheidende Grundlage für die Widerstandsfähigkeit der
Waldökosysteme und ist grundlegend für die Anpassungsfähigkeit der Wälder an sich verändernde
klimatische Bedingungen. Angesichts der Unsicherheiten bezüglich des Umfangs der zukünftigen
Veränderungen des Klimas und der Standortbedingungen haben die Forschung zur genetischen Vielfalt und
Anpassungsfähigkeit der Baumarten und die Herkunftsforschung besonders hohe Bedeutung. Durch
interdisziplinäre Forschung zu den Auswirkungen der Klimaveränderungen auf die Wälder und die
Waldbäume und zu den Grenzen der Anpassungsfähigkeit der Baumarten müssen zukünftige Risiken und
Chancen für die Waldbewirtschaftung frühzeitig und ganzheitlich analysiert werden. Die
Klimawirkungsforschung verfolgt auf genetischer Ebene verschiedene Teilziele, die in einzelnen Punkten
näher erläutert werden (z. B. Herkunftsforschung)
Dahingehend ausgerichtete Forschungsaktivitäten erarbeiten Entscheidungshilfen für die praktische
Waldbewirtschaftung.
2. Erfassung der genetischen Vielfalt und der genetischen Unterschiede zwischen
verschiedenen Baumpopulationen
Nur genetische Inventuren mit Genmarkern bieten die notwendige Information, um Waldteile (Bestände) für
Generhaltungszwecke oder als Saatguterntebestände auszuwählen und Herkunftsgebiete abzugrenzen. Ein
großer Teil der bisher verfügbaren Information basiert auf Erhebungen mit nur wenigen Isoenzym-Genorten.
Neu entwickelte Genmarker (z. B. AFLPs, cp-DNA, mt-DNA, SSRs, SNPs, ESTs erlauben, die Aussagekraft
wesentlich zu steigern. Dringend erforderlich sind vergleichende Studien zum Einsatz mehrerer Kategorien
von Genmarkern und Arbeiten zur optimalen Stichprobenstrategie. Diese können durch
Computersimulationen erfolgreich getestet und optimiert werden (Cavers et al. 2005).
Neue Genmarker erfordern auch neue Methoden zur Auswertung der entstehenden Daten. Dies wird
besonders deutlich am irreführenden Einsatz von Maßen der genetischen Differenzierung zwischen
Beständen (Fst und Gst) bei hochvariablen Mikrosatelliten (Hedrick 2005, 1999).
Auf internationaler und europäischer Ebene bildet sich ein neuer Schwerpunkt; nämlich Genmarker für
adaptive Merkmale zu identifizieren (z. B. Phänologie, Resistenz gegen Schaderreger). Diese neuen
Genmarker können erstmals wichtige Informationen liefern, um die lokale Anpassung zu erfassen zu
verstehen. Mit dieser Kenntnis wird es auch möglich sein, Herkunftsgebiete auf wissenschaftlicher Basis
abzugrenzen (Garcia-Gil et al. 2003). Damit ist gleichzeitig eine engere Verknüpfung von genetischer und
ökophysiologischer Forschung anzustreben.
3. Anlage neuer und gemeinsame Auswertung bestehender Herkunftsversuche
Die besten Aussagen zur lokalen Angepasstheit und Anpassungsfähigkeit und zur Abgrenzung von
Herkunftsgebieten können bisher mit Hilfe von Herkunftsversuchen gewonnen werden. Insbesondere zur
Frage der Anpassungsfähigkeit an Klimaänderungen sind hier die Anstrengungen zur gemeinsamen
Auswertung bestehender, langfristiger Versuche zu intensivieren. Für bisher nicht untersuchte Arten (z. B.
Hainbuche, Linde, Straucharten) bzw. für Arten, bei denen ost- bzw. südosteuropäische Herkünfte bisher
nicht berücksichtigt wurden, sind neue Versuche anzulegen.
4. Genfluss auf Landschaftsebene – Pollen- und Samenverbreitung
zwischen Beständen
Bisher wurde die Pollen- und Samenverbreitung zumeist innerhalb eines Bestandes bzw. innerhalb einer
Samenplantage untersucht. Häufig konnte hierbei ein bedeutender Prozentsatz der Pollen- und Sameneltern
von außerhalb des untersuchten Bestandes nachgewiesen werden. Für die Praxis ist es wichtig, die
Entfernung und den Umfang dieses externen Genflusses zu kennen, damit der Einfluss der Pollenväter in
Saatguterntebeständen und Samenplantagen zutreffend bestimmt und gegebenenfalls verhindert werden
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Tätigkeitsbericht 2001 - 2004
kann.
5. Auswirkungen genetisch nicht angepassten Vermehrungsgutes im Landschaftsbau auf die
genetische Zusammensetzung von Wäldern
Im Landschaftsbau gibt es Vorschläge und Empfehlungen für die Verwendung von Arten und Sorten, jedoch
keine rechtsverbindliche Reglung über die Verwendung von lokal angepasstem Vermehrungsgut. Hier
besteht Forschungsbedarf, um die möglichen Auswirkungen auf die genetische Zusammensetzung
angrenzender Wälder zu klären. Arbeiten hierzu müssen Studien zum Genfluss und zur Anpassung
beinhalten (Verbindung zu Punkt 3 und 4).
6. Methoden der Herkunftsidentifizierung
Die genetische Kontrolle der Herkunft von forstlichem Vermehrungsgut und von eingeschlagenem Holz
(Stichwort: illegaler Holzeinschlag) wird zukünftig an Bedeutung gewinnen. Sie ist teilweise bereits in
verschiedenen Normen und Richtlinien aufgenommen worden (z. B. forstliche Zertifizierung nach PEFC). Zur
Weiterentwicklung dieser Verfahren müssen die modernsten wissenschaftlichen Methoden und Erkenntnisse
mit den Bedürfnissen der Saatgutbetriebe und Baumschulen nach praktikablen und kostengünstigen
Verfahren der Herkunftsidentifizierung zusammengebracht werden. Neben dem ZüF-Verfahren, das auf der
genetischen Untersuchung von Rückstellproben basiert, laufen bereits Studien, die mit Hilfe hochvariabler
Mikrosatelliten gerichtsfeste Abstammungsnachweise für forstliches Vermehrungsgut testen. Der Einsatz
von Mikrosatelliten wird zukünftig an Bedeutung gewinnen. Hier sind standardisierte Versuchsprotokolle,
Datenbanken und ein System von einheitlichen Kontrollstandards weiter zu entwickeln. Die Anzahl der
verfügbaren Mikrosatelliten-Genorte muss teilweise noch erhöht werden. Auch der Einsatz alternativer
Methoden zur Herkunftsidentifizierung z. B. Spurenelementgehalte und Isotopenverhältnisse soll getestet
werden.
7. Untersuchungen zu Auswirkungen forstlicher Maßnahmen, Saatguternte und
Pflanzenanzucht auf die genetische Zusammensetzung von Wäldern
Ähnlich wie bei der Erfassung der genetischen Vielfalt basieren bisherige Studien zu Auswirkungen
forstlicher Maßnahmen und Methoden der Saatgutgewinnung und Pflanzenanzucht zumeist nur auf
genetischen Erhebungen an wenigen Isoenzym-Genorten. Auch hier können neue genetische
Untersuchungen mit molekularen Markern die bisherigen Ergebnisse trennschärfer und damit
aussagekräftiger machen. Simulationsmodelle sollten im Verbund mit der Datenerhebung in Forst und Labor
eingesetzt und weiter entwickelt werde, um allgemein gültige Ergebnisse zu erzielen (Degen et al. 2006;
1996).
Bisher gibt es wenig Erkenntnisse über die „natürliche“ Variation genetischer Prozesse wie z. B. über die
Pollenverbreitung oder den Anteil der Selbstbefruchtung in verschiedenen Jahren. Der anthropogene
Einfluss auf die „natürliche“ Variation ist künftig stärker herauszuarbeiten. Hier sind Zeitreihen erforderlich,
wie sie im genetischen Monitoring gewonnen werden.
In das Genetische Monitoring sollten ausgewählte Baumarten der Lebensraumtypen in FFH-Gebieten
einbezogen werden, da dort bereits der Schutzzweck einer langfristigen Erhaltung definiert ist.
8. Züchtungsforschung
Die Aufrechterhaltung einer breiten genetischen Vielfalt bildet die Grundlage für eine erfolgreiche
Forstpflanzenzüchtung. Die Möglichkeiten, durch Forstpflanzenzüchtung angesichts der Klimaveränderung
geeignetes Vermehrungsgut zu entwickeln und dieses für die Waldbewirtschaftung zu nutzen, müssen
intensiv und rechtzeitig geprüft werden.
Hierin einbezogen ist die Bereitstellung von Klonen bzw. Klongemischen mit besonderen Eigenschaften für
die Nutzung in Energieholzplantagen.
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Literatur
BLAG Forstliche Genressourcen und Forstsaatgutrecht
CAVERS, S., DEGEN B., CARON H., LEMES M., MARGIS R. ,SALGUEIRO F. and LOWE A. (2005): Optimal sampling
strategy for estimation of spatial genetic structure in tree populations. Heredity 95, 281-289
DEGEN B. and SCHOLZ F. (1996): Der Einsatz des Simulationsmodells ÖKO-GEN zur Erarbeitung von
Entscheidungshilfen für eine nachhaltige Forstwirtschaft. In: MÜLLER-STARCK G.: Biodiversität und
nachhaltige Forstwirtschaft. Landsberg: Ecomed - Verlagsgesellschaft, 284-299.
DEGEN B., BLANC L., CARON H., MAGGIA L., KREMER A. and S. GOURLET-FLEURY (2006): Impact of selective logging
on genetic composition and demographic structure of four tropical tree species. Biological
Conservation, in press.
GARCIA-GIL, MR; MIKKONEN, M; SAVOLAINEN, O (2003): Nucleotide diversity at two phytochrome loci along a
latitudinal cline in Pinus sylvestris. Molecular Ecology 12 (5): 1195-1206.
HEDRICK PW (1999): Perspective: highly variable loci and their interpretation in evolution and conservation.
Evolution 53: 313-318
HEDRICK PW (2005): A standardized genetic differentiation measure. Evolution 59: 1633-1638.
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