Hybridization in the invasive Fallopia complex and its influence on sexual reproduction and herbivore resistance

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Christine Krebs

Biologie invasiver Fallopia Arten und ihrer Hybriden:Wissenschaftliche Grundlagen zur Abschätzung des Invasionspotentials und der BekämpfungGlobale Umweltveränderungen, wie Änderungen der Landnutzung oder Klimaveränderungen können invasive Arten begünstigen, vor allem wenn die invasiven Arten genetisch variabel oder phänotypisch plastisch sind. Für den Invasionserfolg kann auch Hybridisierung eine entscheidende Rolle spielen. Durch Hybridisierung verwandter Arten können konkurrenzstärkere und aggressivere Pflanzen mit einer höheren genetischen Variabilität entstehen, die sich besser reproduzieren und resistenter gegenüber Herbivorie sind. Somit kann Hybridisierung das Invasionspotenial invasiver Arten steigern und zu einer Anpassung an neue Habitate und veränderte Umweltbedingungen führen. Arten der Gattung Fallopia gehören in Europa zu den besonders aggressiven invasiven Pflanzen, die den Charakter von Ökosystemen stark verändern können. In Deutschland sind F. japonica und F. sachalinensis weit verbreitet. Innerhalb des Artenkomplexes Fallopia kommt es zur Bildung verschiedener Hybride, wobei F. x bohemica, der Hybrid zwischen F. japonica und F. sachalinensis, am häufigsten vorkommt. Er besitzt eine höhere Regenerationsfähigkeit und kommt häufiger in natürlichen Habitaten vor als die Elternarten F. japonica und F. sachalinensis. Dies deutet darauf hin, dass die Hybridisierung innerhalb der Gattung Fallopia in Europa die Ausbreitung beschleunigen könnte. In dem geplanten Projekt soll untersucht werden, ob durch Hybridisierung in Europa Fallopia-Taxa entstehen, die allgemein oder unter bestimmten Wachstumsbedingungen schneller wachsen und konkurrenzstärker sind als die Elternlinien, anders auf natürliche Gegenspieler reagieren und Blätter bilden, die für Zersetzer schwerer zu verarbeiten sind. Dazu sollen natürlich vorkommende Fallopia-Arten und Hybriden gesammelt werden und durch Kreuzungen Hybride erzeugt werden. Für die Identifizierung der schwer unterscheidbaren Taxa stehen molekulare Marker zur Verfügung. Mit den identifizierten Fallopia-Taxa und Genotypen sind verschiedene Experimente geplant: (1) Überleben und Wachstum der Keimlinge der verschiedenen Taxa soll entlang eines Klimagradienten von der Süd-Schweiz bis nach Marburg untersucht werden, (2) die Reaktionsnorm der Taxa gegenüber Nährstoffangebot, Licht and Feuchtigkeit soll in einem faktoriellen Experiment untersucht werden, (3) die relative Konkurrenzstärke der einzelnen Taxa soll in einem Konkurrenzversuch bestimmt werden, (4) Fraßversuche sollen Aufschluss über die Attraktivität der Taxa für und ihre Empfindlichkeit gegen spezialisierte und generalistische Herbivore geben und (5) es soll die Geschwindigkeit des Abbaus der Streu im Vergleich zu der einheimischer Arten bestimmt werden. Die Ergebnisse der Arbeit sollen einen Beitrag zur Abschätzung des aktuellen und zukünftigen Gefährdungspotentials durch Fallopia liefern sowie die Bekämpfung der Arten erleichtern.

Förderzeitraum:
01.10.2005 - 30.09.2008

Institut:
Philipps-Universität Marburg
Pflanzenökologie

Betreuer:
Prof. Dr. Diethart Matthies

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