Molekulare Phylogenie von Stressgenen bei 13 europäischen Waldarten zeigt unterschiedliche evolutionäre Muster

Forscher haben die molekulare Phylogenie von Genen, die an der Reaktion auf abiotischen Stress beteiligt sind, bei dreizehn europäischen Waldarten untersucht und dabei signifikante Unterschiede zwischen Angiospermen und Koniferen festgestellt. Die Analyse umfasste 616 Gene, wovon 347 in Angiospermen und 269 in Koniferen identifiziert wurden.

Methodik

Die Studie basierte auf einem Datensatz von Genen, die mit abiotischem Stress assoziiert sind. Orthologe wurden in den Genomen der Zielarten gesucht, anschließend wurden Sequenzmatrizen erstellt und phylogenetische Beziehungen mittels Maximum-Likelihood-Verfahren rekonstruiert. Synonyme (Ks) und nicht‑synonyme (Ka) Substitutionsraten wurden ebenfalls mit dem Maximum‑Likelihood‑Ansatz berechnet.

Ergebnisse bei Angiospermen

Unter den Angiospermen wies die Rotbuche (Fagus sylvatica) die höchste Anzahl an Stressgenen (347) auf. Dürre stresste die meisten Gene, während Frost den geringsten Anteil gemeinsamer Gene zeigte.

Ergebnisse bei Koniferen

Bei den Koniferen trug die Edelhöhle (Abies alba) am meisten zu den 269 identifizierten Genen bei. Auch hier dominierte Dürre als häufigster Stressfaktor, während Frost die wenigsten Gene betraf.

Substitutionsraten

Die durchschnittlichen Substitutionsraten waren bei Angiospermen höher als bei Koniferen. Dennoch wiesen Koniferen ein stärkeres Signal adaptiver Evolution auf, erkennbar an einem höheren Ka/Ks‑Verhältnis. Der Großteil der Ka/Ks‑Werte lag unter eins, was auf starke selektive Beschränkungen hindeutet.

Interpretation der Befunde

Die niedrigeren Substitutionsraten in Koniferen werden mit deren größeren Genomen und einer älteren Liniendivergenz in Verbindung gebracht. Die konservierten Ka/Ks‑Werte unterstreichen die Bedeutung stabiler Stressreaktionsmechanismen über verschiedene Baumlinien hinweg.

Ausblick

Die Ergebnisse liefern Grundlagen für zukünftige Forschungen zu Anpassungsstrategien von Waldarten unter sich ändernden Umweltbedingungen und können langfristig zur Entwicklung von klimaresistenten Baumzüchtungen beitragen.

Dieser Bericht basiert auf Informationen von PLOS ONE, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access). Wissenschaftliche Inhalte, offen zugänglich.