DNA Barcodierung und Ermittlung der Gesellschaftsstruktur in einem tropischen Wald

Tropische Regenwälder sind eine der größten Kohlenstoff-Speicher und CO 2 -Fixierer der Erde, jedoch sind sie in hohem Maße durch landwirtschaftliche Tätigkeit, Abholzung, Weidelandgewinnung, Wasserkraftwerksbau und Infrastrukturentwicklung bedroht bzw. wurden und werden zerstört. Brunei Darussalam bietet eines der reichsten Ökosysteme der Erde, die Dipterocarpus-Regenwälder beheimateten dort mehr als 3500 Gefäßpflanzenarten. Seinen Namen bezieht dieser Waldtyp von der dort vorherrschenden, ökonomisch wichtigen Pflanzenfamilie Dipterocarpaceae. Die auf molekularen Daten basierende Klassifikation der Angiospermen (APG III) macht es möglich, eine überzeugende Hypothese für das zu erwartende phylogenetische Muster einer beliebigen Angiospermen-Gesellschaft zu formulieren. In diesem Forschungsprojekt wollen wir folgende Frage beantworten: "Was ist die phylogenetische Struktur in den Teilstücken des 25 ha großen Dipterocarpus-Waldstück in Kuala Belalong?" Um unsere Frage zu beantworten, wollen wir DNS-Barkodierung anwenden, um die Arten in diesem 25 ha großen Waldstück, welches aus 100 Teilstücken zu je 100 m 2 besteht, zu identifizieren. Die Teilstücke werden mit Bedacht auf die unterschiedlichen ökologischen Nischen in diesem Wald zufällig ausgewählt. Die Pflanzen in diesem Waldstück wurden bereits von CTFS (Centre for Tropical Forest Science) markiert. Diese Organisation koordiniert 48 Waldstücke in 22 Ländern. Für die Barkodierung werden wir zwei Plastidenregionen, rbcL und matK, welche von der Pflanzenarbeitsgruppe des Konsortiums für die Barkodierung des Lebens (CBOL) empfohlen wurden, für alle Pflanzen mit einem Durchmesser von mehr als 1 cm in 1 m Höhe (welche von CTFS markiert wurden), sequenzieren. Diese Barkode-Sequenzen werden zur Erstellung einer Pflanzengemeinschafts- Phylogenie mittels Bayesian-Inferenz und Maximum Parsimony verwendet. Die resultierenden Stammbäume werden mit den bereits vorhandenen Stammbäumen (APG III) verglichen, um das Vorhandensein von phylogenetischer Gruppierung oder Überstreuung zu bestätigen. Um molekulare Phylogenien von den in diesem Waldstück häufig vorkommenden Angiospermen-Familien zu erhalten, werden die Barkode-Sequenzen der betreffenden Arten in bereits vorhandene Sequenzmatrizen von rbcL und matK eingegliedert. Phylocom soll zur Analyse der phylogenetischen Gesellschaftsstruktur und zum Quantifizieren von Gesellschaftsindizes, wie Netz- Verwandtschafts-Index (NRI) und nächstes-Taxon-Index (NTI) in jedem Teilstück verwendet werden. Ein positiver NRI- und NTI-Wert würde einen phylogenetischen Zusammenhang der Vegetation in der Gemeinschaft anzeigen und negative Werte würden auf Zufälligkeit der Gemeinschaftsstruktur hindeuten. Um den Einfluss von abiotischen Faktoren auf die Gesellschaftsstruktur der Teilstücke aufzuzeigen, soll ein Zusammenhang zwischen Gesellschaftsindizes und ökologischen Parametern ermittelt werden. Sequenziertechnik zweiter Generation, RAD (restriction site associated DNA) bietet eine alternative Methode der Loci-Selektion über das gesamte Genom für Phylogenierekonstruktionen. Wir werden RAD-Sequenzierung anwenden, um gut aufgelöste Phylogenien von Dipterocarpus in den Teilstücken sowie in andern Waldteilen in Batu Apoi in Kuala Belalong zu erhalten, um die Gesellschaftsstruktur der gemeinsam vorkommenden Arten zu evaluieren. Dipterocarpus aus Danum (Malaysia) und Thailand werden in die RAD-Analysen einbezogen, um die ökologischen und evolutionären Prozesse, die die Zusammensetzung der Pflanzengesellschaft auf lokalem und regionalem Level beeinflussen, zu verstehen.

DNA barcode (sequencing of rbcL/matk genes) data helps to identify plants, even when there is nor good vegetative or reproductive parts which is needed for classical taxonomy. Barcode community structure tells us that plants that are going to gather in a forest has some phylogenetic relationships, there is a reason for them to grow together.