Saatgutquellen für zukünftige Eichenwälder im Klimawandel (ACORN)

Der Klimawandel stellt die Waldba ume vor großen Herausforderungen. Trockenereignisse rufen zunehmend Waldscha den bis hin zu großfla chigem Waldsterben hervor. Verwendung von Saatgut aus Besta nden, die aktuell trockenere Umweltbedingungen im Vergleich zum Anbauort aufweisen, ko nnte die zuku nftigen Wa lder fitter fu r den Klimawandel machen. Im ACORN-Projekt untersuchen wir Optionen eines solchen Saatguttransfers bei der Stiel-, Trauben- und Flaumeiche. Alle drei Arten weisen in Europa ein großes Verbreitungsareal auf. Dort wachsen sie sowohl auf trockenen als auch auf gut wasserversorgten Standorten, die sich auch in ra umlicher Na he befinden ko nnen. Daher ko nnten die Eichen auch kleinra umig eine Widerstandsfa higkeit gegen Du rre entwickelt haben. Wir stellen die Hypothese auf, dass natu rliche Auslese zum Etablieren der trockentolerantesten Genotypen in Lagen mit ausgepra gtem Wasserdefizit beitrug. Wir nehmen Eichenvorkommen in zwei Untersuchungsgebieten, (i) in Mitteleuropa und (ii) im o stlichen Mittelmeerraum, unter die Lupe. Bei jeder Art werden innerhalb von jedem dieser Gebiete 10 Bestandespaare ausgesucht. Jedes Paar besteht aus einem trockenen und einem gut wasserversorgten Standort. Um zu u berpru fen, ob es zu einer kleinra umigen Anpassung kam, nehmen wir den genetischen Fingerabdruck der Eichen. Die Analyse soll Aufschluss geben, ob natu rliche Auslese fu r trockentolerante Individuen Spuren im Erbgut der Eichenbesta nde hinterließ. Zusa tzlich untersuchen wir im Feld den Pha notyp von Sa mlingen, die aus diesen Besta nden entstammen. So wird getestet, ob Nachkommen von Eichen aus trockenen Standorten auch eine physiologische und morpho1logische Unterscheidung aufzeigen, die vererbt werden kann. Die Sa mlinge werden auch genetisch analysiert. Dabei sollen Zusammenha nge zwischen Pha notyp und Genotyp auf Gene hindeuten, die an Trockenanpassung beteiligt sind. Mithilfe dieser Ansa tze soll die Frage beantwortet werden, ob es eine genetische Anpassung der Eiche an Trockenheit gibt. Ferner werden mo gliche Signaturen der Anpassung auf zwei Ebenen verglichen: zwischen unterschiedlichen Standorten innerhalb der Regionen sowie zwischen den beiden Untersuchungsgebieten, die sich klimatisch deutlich unterscheiden (Mitteleuropa vs. OÖ stlicher Mittelmeerraum). Die Ergebnisse sollen als Grundlage zur Erarbeitung von Konzepten fu r Saatguttransfer dienen, um die Fitness der Eichen im Klimawandel zu erho hen. So soll sich eine Basis bieten, um die aktuell auf lokale Herku nfte fokussierte Saatgutempfehlungen an die Anforderungen des Klimawandels zu adaptieren. Beim ACORN-Projekt handelt es sich um ein Kooperationsprojekt von Partnern aus OÖ sterreich, Deutschland, Griechenland, der Schweiz und der Tu rkei im Rahmen des BiodivERsA-Netzwerks. Da es sich um ein Vorhaben mit Praxisbezug handelt, wird von Anfang an Austausch mit Interessensgruppen unter anderem aus der Beho rde, aus Privatunternehmen (z.B. Baumschulen) und Nichtregierungsorganisationen stattfinden.

Das Tempo des Klimawandels könnte zu schnell sein, als dass sich die Waldbäume lokal anpassen könnten. Trockenheit stellt dabei eine besondere Herausforderung dar. Die Verwendung von Pflanzgut aus Beständen, die bereits an Trockenheit angepasst sind, könnte die Fitness zukünftiger Wälder im Klimawandel erhöhen. Mit ihren großen Verbreitungsarealen und vielfältigen Anpassungen zählen Eichen in Europa zu den Baumarten, die ein gutes Potenzial im Klimawandel haben. Das Verbundprojekt ACORN nahm die Stiel-, Trauben- und Flaumeiche unter die genetische Lupe, um Bestände zu identifizieren, die als Saatgutquellen für zukunftsfähige Wälder dienen können. Über 120 Bestände und über 3000 Bäume wurden genetisch untersucht. Diese waren über ein großes Untersuchungsgebiet im gemäßigten Mitteleuropa und dem trockenwarmen östlichen Mittelmeerraum verteilt. Um kleinräumige Trockenanpassung zu untersuchen, wurden Paare von nahegelegenen Beständen gebildet. Innerhalb eines solchen Paares wuchsen die Eichen auf jeweils einem trockenen und einem gut wasserversorgten Standort. Mithilfe molekularer Marker wurde der genetische Fingerabdruck jeder einzelnen beprobten Eiche erstellt. Die Auswertung der Daten lieferte wichtige Informationen zur Artidentität, zum Austausch genetischer Information zwischen Arten mittels Hybridisierung sowie zur räumlichen Verteilung der genetischen Vielfalt. Anschließend wurde DNA von jeweils rund 20 Bäumen einer Eichenart je Standort in gleichen Anteilen vermischt, um auf Bestandesebene eine Entschlüsselung des gesamten Erbguts anhand genomweiter Sequenzierung vorzunehmen. Zusammenhänge zwischen der genetischen Variation und den lokalen Klima- und Bodenbedingungen wiesen auf Trockenanpassungen hin. Genetische Unterschiede an bestimmten Stellen des Erbguts zwischen benachbarten trockenen und frischen Standorten zeigten, dass eine Anpassung an Trockenheit auch kleinräumig möglich ist. Ergänzend dazu wurde Saatgut von ausgewählten Beständen gewonnen, um Feldversuche an drei Standorten anzulegen. Die daraus entstandenen Nachkommen unterschieden sich bei trockenstressrelevanten physiologischen und anatomischen Merkmalen. Diese Unterschiede hingen oft mit den ursprünglichen Standortbedingungen des Mutterbestands zusammen und unterstützten ebenfalls eine Anpassung, die sowohl regional als auch auf lokaler Ebene stattfand. Zusammenhänge zwischen den Ausprägungen dieser Merkmale und genetischer Variation stützen die Annahme einer genetischen Steuerung dieser Merkmale. Im ACORN-Projekt wurden somit nicht nur potenziell trockenangepasste Bestände der Eiche identifiziert, sondern mittels eines interdisziplinären Ansatzes wichtige Informationen für das Verständnis der genetischen Anpassung an Trockenheit auf verschiedenen geografischen Ebenen geliefert. Dieses Wissen wurde aktiv national wie international mit Praxispartnern und Entscheidungsträgern geteilt.