Genetische Folgen von Allopolyploidisierung in Dactylorhiza

Hybridisierung und Polyploidisierung werden seit langen als ein Hauptphänomen in der Pflanzenevolution - als treibende Kräfte für den Anstieg genetischer Variabilität, adaptiver Radiation und Artbildung - anerkannt. Neue Forschungsergebnisse stützen diese Annahme: die Interaktion der kombinierten Genome in allopolyploiden Pflanzen induziert genetische und epigenetische Veränderungen, die sich auf das Evolutionspotential der Hybriden auswirken können. Solche Änderungen, wie "chromosomal rearrangements","transposable element activation","DNA sequencing elimination" und "gene silencing", haben das Potential, neue Expressionsmuster und Phenotypen hervorzurufen. Dies wiederum kann sich, in Kombination mit Heterosis und Genredundanz, bei einer Übertragung auf die Hybriden in einer Erhöhung deren evolutionären Potentials von der molekularen bis hin zur ökologischen Ebene auswirken. Hybridisierung kann wiederholt zwischen verschiedenen Populationen innerhalb der gleichen parentalen Taxa auftreten, was zu Reihen von Allopolyploiden führt, die anschließend untereinander hybridisieren können. Dieses Phänomen findet man bei Orchideen, wie z.B. beim Dactylorhiza incarnata/maculata Komplex, genauer gesagt im Fall des allotetraploiden Paares D. traunsteineri und D. majalis s.s., welche beide aus der Hybridisierung von D. fuchsii mit D. incarnata hervorgangen sind. Um nun die Auswirkungen von Hybridisierung und Genomduplikation auf die Evolution und Umweltadaption bei polyploiden Genomen untersuchen zu können, schlage ich als Modellorganismen dieses allotetraploide Paar vor. Die beiden Taxa weisen einen ähnlichen genetischen Hintergrund, aber einen deutlichen Unterschied in ihrer Evolutionsgeschichte und Ökologie auf: D. traunsteineri ist ein junger, morphologisch variabler Hybrid mit einem engen Verbreitungsradius, wogegen D. majalis s.s sich durch eine weite Verbreitung und relativ hohe morphologische Uniformität auszeichnet. Eine cDNA AFLP (amplified fragments lengths polymorphism) genomweite Untersuchung des Transkriptoms, in Verbindung mit einem methylierungssensitiven AFLP (MSAP) sollte die funktionale Relevanz der Verbindung zwischen Genexpression und Phenotypentwicklung zeigen. Die Richtung und die stochastischen Eigenschaften des Diploidisierungsprozesses und der molekularen Mechanismen, die letztendlich in einer Adaptation an die Umwelt/Habitate und damit in einer reproduktiven Isolation enden, werden untersucht. Die hier vorgeschlagenen Methoden gehören derzeit zu den modernsten und fortschrittlichsten, um schließlich die Prinzipien der Genomreaktionen auf Allopolyploidization besser verstehen zu können.