Zur Vorhersagbarkeit hybrider Fitness

Die Entwicklung einer Art oder Population hängt davon ab, wie erfolgreich einzelne Individuen sind. Dieser Erfolg wird in der Evolutionsbiologie als Fitness bezeichnet und beschreibt, wie gut ein Organismus überlebt und wie viele Nachkommen er hervorbringt. Forschende möchten diese Fitness in natürlichen Populationen von Pflanzen und Tieren messen. Das ist jedoch sehr schwierig, da man einzelne Individuen über lange Zeit beobachten muss, um zu erfassen wie viele Nachkommen sie während ihres Lebens hervorbringen. Bei Pflanzen ist dies besonders kompliziert. Viele Pflanzen produzieren Hunderte oder sogar Tausende sehr kleiner Samen, die über große Flächen verteilt werden. Diese Samen können jahrelang im Boden liegen, bevor sie keimen und neue Pflanzen entstehen. Deshalb haben wir bisher nur ein unvollständiges Bild davon, wie erfolgreich einzelne Pflanzen in der Natur wirklich sind. In dieser Studie untersuchen wir das Große Löwenmaul (Antirrhinum majus), um herauszufinden, welche Eigenschaften von Pflanzen ihren Fortpflanzungserfolg beeinflussen. Dafür nutzen wir eine neue Technologie namens Haplotagging, mit der sich genetische Informationen kostengünstig und in großem Umfang erfassen lassen. Mit diesen genetischen Daten können wir Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Pflanzen bestimmen und so zählen, wie viele Nachkommen jede einzelne Pflanze hervorgebracht hat. Die untersuchte Population wird seit vielen Jahren genau beobachtet, sodass wir auch Nachkommen erkennen können, die erst mehrere Jahre nach dem Tod ihrer Eltern erscheinen. Eine Besonderheit dieser Population ist die große Vielfalt an Blütenfarben. Normalerweise haben alle Löwenmäuler in einer Region entweder gelbe oder magentafarbene Blüten. In der Mitte unseres Untersuchungsgebiets finden sich jedoch Hybridpflanzen mit vielen verschiedenen Farben, darunter Violett, Weiß, Rot und Orange. In dieser Studie untersuchen wir, welche genetischen Merkmale oder Blüteneigenschaften dieser Hybridpflanzen ihren Fortpflanzungserfolg am besten vorhersagen. Da unser Datensatz genetische Informationen, sichtbare Merkmale und Messungen des Fortpflanzungserfolgs kombiniert, können wir verschiedene Analysemethoden miteinander vergleichen und prüfen, ob sie zu ähnlichen Ergebnissen kommen. Hybride tragen oft ungewöhnliche Kombinationen von Genen. Diese Gene können gut oder schlecht zusammenwirken und den Pflanzen dadurch einen Vorteil oder einen Nachteil verschaffen. Um zu verstehen, wann und warum solche Effekte auftreten, brauchen wir gute theoretische Modelle, die Wechselwirkungen zwischen Genen berücksichtigen. Der in dieser Studie erhobene Datensatz zu Löwenmäulern ermöglicht es, solche Modelle zu testen und weiterzuentwickeln. Dadurch verbessern wir unser Verständnis genetischer Wechselwirkungen und der evolutionären Bedeutung von Hybridisierung.