Genetic variation of the genus <i>Shorea</i> (Dipterocarpaceae) in Indonesia

Abstract

Diese Dissertation besteht aus drei Hauptteilen, die auf der Nutzung der AFLP Technik zur Untersuchung genetischer Variation indonesischer Dipterocarpaceen, die eine dominante Familie in den Tropenwäldern Asiens sind, basieren: (1) genetische Variation von AFLPs bei indonesischen Dipterocarpaceen und ihre Beziehung zu molekularen Phylogenien und zur taxonomischen Untergliederung der Familie; (2) genetische Diversität innerhalb von und zwischen Populationen von zwei häufigen Dipterocarpaceen Indonesiens, Shorea leprosula Miq. und S. parvifolia Dyer; (3) genetische Variation innerhalb von Populationen bei neun Shorea-Arten Indonesiens. Teil 1: Einundachtzig Individuen, die 54 verschiedenen Arten aller neun in Indonesien heimischen Gattungen der Dipterocarpaceae (Unterfamilie Dipterocarpoideae) repräsentieren, wurden an 125 AFLP-Genorten untersucht, um die genetische Differenzierung zwischen den Arten zu erkennen. Das Dendrogramm auf der Grundlage der genetischen Ähnlichkeiten trennt alle untersuchten Individuen in zwei Gruppen. Eine Gruppe enthält die den Dipterocarpeae zugehörigen Arten mit einer Chromosomenanzahl von x = 11, die andere Gruppe umfasst die Shoreae-Arten mit der Chromosomenanzahl x = 7. Die an AFLPs beobachtete genetische Variation stimmt mit der Topologie phylogenetischer Bäume auf der Basis von PCR-RFLPs und Sequenzanalysen von Chloroplasten-DNS (cpDNS) grundsätzlich gut überein und stützt die gängige taxonomische Untergliederung der Dipterocarpoideae. Teil 2: AFLPs wurden zur Charakterisierung genetischer Variation innerhalb von und zwischen Populationen der häufigsten Dipterocarpaceen Indonesiens, Shorea leprosula Miq. und S. parvifolia Dyer, genutzt. Insgesamt wurden 268 Bäume von natürlichen Populationen Sumatras und Borneos sowie einer Plantage auf Java an 56 AFLP-Genorten untersucht. S. leprosula zeigt etwas höhere genetische Variation als S. parvifolia. Eine Analyse molekularer Varianz (AMOVA) ergab, dass sich 70,2 % der Variation innerhalb von S. leprosula Populationen und 66,2 % innerhalb von S. parvifolia Populationen finden. Die beobachtete genetische Variation entspricht den biologischen Charakteristika der beiden untersuchten Arten. Einige Marker wurden gefunden, die ausschließlich bei einer Art beziehungsweise auf bestimmten Inseln oder in bestimmten Populationen auftraten. Diese Marker eignen sich möglicherweise zur Etablierung von Methoden, um den Ursprung von Holz von einer fraglichen Art oder aus einer fraglichen Region überprüfen zu können. Teil 3: Die genetische Variation von neun Shorea-Arten aus zwei verschiedenen Gebieten, nämlich Nanjak Makmur auf Sumatra und Sumalindo auf Kalimantan (Borneo), wurde untersucht. Insgesamt wurden 274 Bäume an 85 AFLP-Genorten beobachtet. Die durchschnittliche Höhe genetischer Variation innerhalb von Populationen war in den beiden Gebieten ähnlich. Die Erwartung, dass die genetische Variation seltener Arten (S. blumutensis und S. dasyphylla) geringer ist als die Variation häufiger Arten (insbesondere S. leprosula und S. parvifolia), wurde nicht bestätigt. Eine AMOVA ergab, dass sich in beiden Regionen der größte Anteil an der beobachteten Variation zwischen den Arten findet (57,7 % in Nanjak Makmur und 56,3 % in Sumalindo ). Ein Dendrogramm illustriert eine nahezu vollständige Separierung der untersuchten Individuen in Gruppen, die den jeweiligen Arten entsprechen. Dies unterstützt die Eignung von AFLPs zur Analyse phylogenetischer Beziehungen zwischen Shorea-Arten und damit die phylogenetische Relevanz der im ersten Teil dargestellten Untersuchung. Artspezifische Marker, die innerhalb einer Art mit einer Häufigkeit von mindestens 80% beobachtet wurden, wurden bei den beiden Arten S. platyclados und S. johorensis beobachtet. Einige Marker zeigten große Variation zwischen den Arten und für die in beiden Regionen untersuchten Arten S. leprosula und S. parvifolia auch zwischen den Regionen. Die Homologie von AFLP-Fragmenten gleicher Größe bei verschiedenen Arten kann durch Sequenzierung überprüft werden. Sequenzinformation kann dann genutzt werden, um spezifische DNS-Marker für die Identifikation des Ursprungs von Holz zu entwickeln. Zusammenfassend ist festzustellen, dass AFLPs geeignet sind, um phylogenetische Beziehungen zwischen Arten der Dipterocarpaceae zu analysieren und um genetische Differenzierungsmuster innerhalb von und zwischen Populationen einer Art zu erkennen. Die Ergebnisse können genutzt werden, um Strategien zur Erhaltung der genetischen Ressourcen von Dipterocarpaceen zu entwickeln und um molekulare Marker zur Erkennung der Holzherkunft zu etablieren.