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Mohrenfalter durch Klimawandel bedroht

Schmetterlingsforscher Prof. Dr. Thomas Schmitt vom Senckenberg Forschungsinstitut in Müncheberg hat gemeinsam mit deutschen Kollegen die zukünftigen Verbreitungsgebiete der europäischen Schmetterlingsart Erebia manto modelliert. Insgesamt 1306 Exemplare des 3 bis 5 Zentimeter großen Falters aus 36 Populationen im gesamten Verbreitungsgebiet gesammelt und genetisch untersucht. Die Wissenschaftler kommen zu dem Schluss, dass der Tagfalter in Teilen Europas durch die globale Erwärmung nicht überleben wird. Die Studie ist kürzlich im renommierten Fachjournal „Global Change Biology“ erschienen. Innerhalb von Arten kann es durch Mutation, Hybridisierung (Vermischung verschiedener Gruppen) und Selektion im Laufe der Evolution zur genetischen Differenzierung kommen. Dabei können sich in unterschiedlichen Regionen verschiedene genetische Varianten entwickeln. Genetische Ungleichheiten zwischen Populationen reflektieren somit Selektionsprozesse und Genflüsse in der Vergangenheit. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass alle drei Schmetterlingspopulationen sich seit mehr als einem Warmzeit-Kaltzeit-Zyklus unabhängig voneinander und von der vierten großen Gruppe in den Alpen entwickelt haben. Aussterbeprozesse in Kaltzeiten wechselten sich dabei in den Hochlagen aller Gebirge mit Wiederbesiedlungsphasen in Warmzeiten ab. Genau diese Differenzierung wird den Faltern nun zum Verhängnis. Eine große Variationsbreite im Genpool einer Population sorgt auch für eine große Anpassungsfähigkeit, bei isolierten Populationen fehlt genau diese und sie können sich deutlich schlechter an Veränderungen angleichen. Gerade die heute einzigartigen Populationen mit dem abweichenden Genpool sind die zukünftig bedrohten Falter. „Wir haben verschiedenen Klimamodelle mit Verbreitungsgebieten der Schmetterlinge durchgerechnet“, erzählt Schmitt. Während in den Alpen die Populationen voraussichtlich nur schrumpfen werden, wird es in den Vogesen zukünftig wohl keine Gelbgefleckten Mohrenfalter mehr geben.

Untersuchung umweltbedingter genetischer Veränderungen im Zusammenhang mit der Entstehung von Leukämien im Kindesalter - Vorhaben 3609S30013

Die akute lymphoblastische Leukämie (ALL) ist eine bösartige Erkrankung der weißen Blutkörperchen, bei der sich frühe lymphoide Vorläuferzellen unkontrolliert vermehren und das normale blutbildende Gewebe des Knochenmarks ersetzen. Wir haben im Rahmen einer genomweiten Assoziationsstudie 355.750 SNPs in 419 Pa-tienten mit einem der häufigsten Subtypen einer ALL - gekennzeichnet durch die chromosomale Translokation t(12;21)(p13;q22), die zu einer ETV6-RUNX1-Genfusion führt - sowie 474 gesunden Kontrollen analysiert. Die 100 am stärksten mit dem Leukämierisiko assoziierten SNPs wurden in 693 ETV6-RUNX1-positiven Leukämiefällen und 2261 Kontrollen, bestehend aus zwei unabhängigen Gruppen aus Deutschland/Österreich und Italien, im Rahmen einer Replikationsanalyse typisiert. In diesen Untersuchungen identifizierten wir zwei neue Risikoloci auf den Chromosomenbanden 3q28 (TP63, rs17505102, P = 1,18 × 10-7, OR=0.62) und 14q24.3 (benachbart mit C14orf118, rs7156960, P = 1,10 × 10-7, OR=0,78). Die separate Analyse der kombinierten deutsch/österreichischen Proben, offenbarte weitere genomweite signifikante Assoziationen in den Bereichen 11q11 (OR8U8, rs1945213, P = 8,54 × 10-10, OR=0.69), 8p21.3 (in der Nähe INTS10, rs920590, P = 4,76 × 10-8, OR=1,36) und 11p11.2 (PTPRJ, rs3942852, P = 2,04 × 10-7, OR=0,72). Die Ergebnisse blieben in den deutsch/österreichischen Replikationsproben auch nach Bonferroni-Panel-Korrektur für multiples Testen signifikant. Die erzielten Ergebnisse zeigen erstmalig, dass es neben allgemeinen genetischen Risikoassoziationen für die ALL auch für ALL-Subgruppen spezifische Risikoloci gibt. Die Identifikation von TP63 und PTPRJ als Suszeptibilitätsgene verdeutlicht die Rolle der TP53 Genfamilie und die Bedeutung von Proteinen, die zelluläre Prozesse regulieren, bei der Krebsentstehung. //ABSTRACT// Acute lymphoblastic leukemia is a malignant disease of the white blood cells. The etiology of ALL is believed to be multifactorial and likely to involve interplay of environmental and genetic variables. We performed a genome-wide association study of 355,750 SNPs in 474 controls and 419 childhood ALL cases characterized by a t(12;21)(p13;q22) - the most common chromosomal translocation observed in child-hood ALL - which leads to an ETV6-RUNX1 gene fusion. The one hundred most strongly associated SNPs were followed-up in 693 cases and 2,261 controls from Germany/Austria and Italy, respectively. We identified two novel, genome-wide significant risk loci at 3q28 (TP63, rs17505102, PCMH=1.18×10-7, OR=0.62) and at 14q24.3 (close to C14orf118, rs7156960, PCMH = 1.10 × 10-7, OR=0,78). The separate analysis of the combined German/Austrian sample only, revealed additional genomewide significant associations at 11q11 (OR8U8, rs1945213, P= 8.54x10-10, OR=0.69) and 8p21.3 (near INTS10, rs920590, P= 4.76x10-8, OR=1.36). These associations and another association at 11p11.2 (PTPRJ, rs3942852, P= 2.04x10-7, OR=0.72) remained significant in the German/Austrian replication panel after correction for multiple testing. Our findings demonstrate that germline genetic variation can specifically contribute to the risk of ETV6-RUNX1-positive childhood ALL. The identification of TP63 and PTPRJ as susceptibility genes emphasizes the role of the TP53 gene family and the importance of proteins regulating cellular processes in connection with tumorigenesis.

Long-term changes in baltic algal species and ecosystems

Das Projekt "Long-term changes in baltic algal species and ecosystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Meereskunde, Abteilung Meeresbotanik durchgeführt. General Information: The most interesting biogeographical aspects of the Baltic are its salinity gradient, which extends from the Atlantic with oceanic salinity down to near fresh water in the inner parts of the Baltic estuary, and its young age, being only about 7.000 years old as a brackish water basin. These characteristics have led to strong selection pressure among the organisms in the Baltic Sea, and therefore the area is especially tractable for testing evolutionary diversification and adaptation. Ecophysiological comparisons between the Atlantic and Baltic sea algae show that morphological and physiological (measured as photosynthetic performance, growth rate and salinity tolerance) variation is widespread among the species. Also genetic differentiation has been found along the salinity gradient with no apparent hybridization along the contact zones. Our aim is to find out, how common the morphological, physiological and genetic adaptation is in the Baltic Sea algae, whether these are linked together, and what is the history behind the adaptive strategies. This will be done by the study of three integrated levels of the benthic algal populations along the salinity gradient. The central objectives will be to establish a comprehensive reference culture collection from the Baltic Sea across the Skagerrak/Kattegat salinity gradient (task 1), to assess the growth, survival and dispersal performance of salinity ecotypes and phylogeny of bio geographic populations (task 2), and finally to explore the genetic diversity in Baltic Sea populations (task 3). Task 1 The baseline culture collections will be established and maintained in the Scandinavian Culture Collection for Algae and Protozoans, University of Copenhagen, and they will include all important species of red, brown and green algae. Task 2. The salinity ecotypes occurring over a range of salinity will be assessed using classical gradient tables. Task 2 and 3. DNA sequencing will be used for assessing cryptic level species and subspecies diversity. Phylogenetic history and distributional patterns will be studies in selected species of Enteromorpha, Ceramium and Fucus, which provides the link between the palaeoclimatic events and the dominant role they have in their present habitats. Information from task 2 and 3 will be used for correlation analyses between ecotypes and population differentiation. The project will be coordinated from University of Copenhagen (Denmark), and partners are University of Groningen (the Netherlands), University of Kiel (Germany), University of Oslo (Norway) and University of Helsinki (Finland). Prime Contractor: Kobenhavns Universitet, Department of Phycology, Botanical Institute; Kobenhavn; Denmark.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landessaatzuchtanstalt (720) durchgeführt. Das übergeordnete Ziel von GeneBank2.0 ist es, die Ex-situ-Weizensammlung des IPK in eine aktiv in der Züchtung genutzte Sammlung umzuwandeln, indem ein integrierter Ansatz angewendet wird, der modernste Genomik, Phänomik, Biodiversitätsinformatik und Präzisionszüchtung umfasst. Strategien zur Nutzung genetischer Ressourcen reichen von der Identifikation von Punktmutationen bis hin zu Gameten mit hohem Zuchtwert. Die in den ersten beiden Phasen entwickelten und begonnenen PreBreeding Strategien werden in der dritten Projektphase weitergeführt. Das bezieht sich im Wesentlichen auf die Nutzung wertvoller neuer Allele und Gene für die Merkmale Kornertrag, Antherenextrusion sowie Braunrost-, Gelbrost- und Mehltauresistenz. Wir werden den molekularen Atlas der Weizen-Akzessionen der IPK ex situ Genbank um wilde Verwandte erweitern und zwei Genotypen als Beitrag zu internationalen Initiativen de novo sequenzieren. Unter Nutzung der Macrobot-Plattform sollen neue, in der Züchtung noch nicht verwendete Resistenzloci gegen Mehltau, Gelbrost und Blattrost feinkartiert und validiert werden. Ziel ist es, eine öffentlich zugängliche Bibliothek von Donoren, die Träger seltener, bisher in der Züchtung nicht genutzter Resistenzloci gegen verschiedene Rassen von Mehltau, Gelbrost und Blattrost sind, aufzubauen. Bei der Suche nach neuen Merkmalen liegt der Schwerpunkt auf der genetischen Variation für eine offene Weizenblüte, da dies für die Hybridweizenzüchtung wichtig ist. Weiterhin werden genombasierte Präzisionsvorzuchtprogramme fortgesetzt, um den Nutzen genetischer Ressourcen als Donoren wertvoller Variation für komplex vererbte Merkmale zu belegen. Die umfangreichen Daten werden mit einer speziell angepassten Biodiversitäts-Informatik-Toolbox analysiert und sollen interoperabel mit weiteren internationalen Initiativen im Rahmen eines Informationssystems verfügbar gemacht werden.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung, Tierärztliche Hochschule Hannover, Klinik für Geflügel durchgeführt. 1. Ziele: siehe Rahmenbedingungen Koordinator FAL-TT. 2. Stand von Wissenschaft und Technik: siehe Rahmenbedingungen Koordinator FAL-TT. Ergänzend: Bezüglich der verschiedenen Kleinvolieren- Variationen und genetischen Hintergründe werden untersucht im Speziellen an den verschiedenen Einrichtungen der TIHO: TIHO-Gekli: Untersuchung der Tiergesundheit in Hinblick auf infektiöse und nicht infektiöse Erkrankungen bzw. Veränderungen und Abgangsursachen. In die Untersuchungen gehen ein: Blutproben der Versuchsstationen und verstorbene Tiere sowie Lebend-Tierstichproben ; TIHO-TV: Untersuchung der Genotyp-Umwelt-Interaktionen u.a. anhand von Gefiederqualität, Knochenstabilität, Blutbild, Verfettung, Eischalenfestigkeit; TIHO-TH: Untersuchung des Tierverhaltens und Tierhygiene mit Schwerpunkt auf Salmonellenbelastung auf verschiedenen Versuchsbetrieben; TIHO-IBEI: Koordination und Standardisierung der Datenerhebung und gemeinsame Auswertungen. Ergebnisverwertung: siehe Rahmenbedingungen Koordinator FAL.

The legacy of Southern Ocean past: evolutionary history and genetic diversity of benthic Crustacea on the Antarctic shelf

Das Projekt "The legacy of Southern Ocean past: evolutionary history and genetic diversity of benthic Crustacea on the Antarctic shelf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. The ongoing project is studying the evolutionary history of the Antarctic benthos and suprabenthos to determine the processes that shaped it historically. As model systems we use marine crustaceans from the Antarctic Shelf (East and West Antarctica) with different life histories ranging from brooding to holoplanktonic forms. The project comprises phylogenetic, phylogeographic and population genetic methods to study radiations of genera and species, reconstruct their colonization pathways on the Antarctic Shelf, determine biogeographic boundaries on the shelf, and assess signatures of historic events such as population expansions and bottlenecks. In the last third of the project we will specifically test whether distribution of genetic variation is congruent with expectations based on major oceanographic currents and whether concurrent genetic discontinuities can be identified among species, which can then be interpreted as the result of events in their common environmental history (e.g. glaciations). The taxa included in our analyses are studied in the broadest sense, complementing them as much as possible with representatives from outside Antarctica to understand phylogenetic relationships and mode and age of colonization(s) of the Antarctic Shelf. The project also makes an active contribution to ongoing barcoding efforts of Antarctic marine fauna by providing mitochondrial sequences of a large number of Antarctic Crustacea. With the assessment of both, today s intra- and interspecific genetic diversity of Antarctic crustaceans, our research project provides important baseline information for monitoring species composition and studying response to rapid Antarctic climate change.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Drought stress during grain filling can result in reduced grain filland subsequent loss in grain yield. As part of GABI-GRAIN, this projectaims to identify novel exotic proteins associated with improved droughttolerance during grain filling in barley. To achieve this aim a set ofspring barley introgression lines (S42-ILs) that originate from thecross Scarlett (H. vulgare) x ISR42-8 (H. spontaneum) (Schmalenbach etal. 2008 ) were screened for drought tolerance during grain filling. Intotal 49 S42-ILs and Scarlett as the control genotype were grown in theglasshouse using an automated irrigation system. At 10 days postanthesis (DPA) the irrigation system was set to provide well-wateredand drought stress conditions. Plants were scored for physiologicaltraits including flowering time, grain maturity, biomass, number ofears, grains per ear, thousand grain weight, grain yield and harvestindex. This phenotype data was then used for line by trait associationstudies to identify quantitative trait loci (QTL). This analysisidentified exotic alleles associated with increased and also decreasedplant performance under drought stress. Furthermore, we could alsoconfirm several QTL detected in previous field experiments using thisS42-IL population. To understand the molecular mechanism controllingidentified QTL a proteomics study is underway. From selected droughttolerant S42-ILs and Scarlett that have been grown under well-wateredand drought stress conditions proteins will be extracted from grainsamples collected at 12, 16, 20 and 24 DPA. Differentially expressedproteins will then be detected using quantitative 2D gelelectrophoresis. Identified proteins associated with improved droughttolerance can then potentially be used as diagnostic bio-markers toassist in the selection of higher yielding barley lines under droughtconditions. Furthermore, this research will give a greaterunderstanding of the genetic and biochemical mechanisms that controldrought tolerance in barley.

Entwicklung von nach der Groesse sortierten Eichen- und Buchenpflanzen im Freiland und in der Baumschule

Das Projekt "Entwicklung von nach der Groesse sortierten Eichen- und Buchenpflanzen im Freiland und in der Baumschule" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Waldbau-Institut durchgeführt. Forstpflanzen werden in den Baumschulen vor dem Verkauf kostenaufwendig nach der Groesse sortiert. Grosse Pflanzen gelten als weniger konkurrenzempfindlich, kleine Pflanzen sind billiger. Die einseitig nur nach dem Merkmal Pflanzenhoehe durchgefuehrte Sortierung laesst befuerchten, dass die genetische Variation in kuenftigen Waldbestaenden eingeengt wird, zumal das Merkmal Hoehenwachstum eine hohe Heritabilitaet besitzt. Folgende Fragen sollen beantwortet werden: a) bleiben die anfaenglichen Groessenunterschiede von Forstpflanzen auch Jahre nach der Auspflanzung bestehen und b) koennten die Pflanzschulen auf die teure Sortierung verzichten?

A3: The soil fauna of a tropical montane rain forest: regulatory forces and functioning in the decomposer system

Das Projekt "A3: The soil fauna of a tropical montane rain forest: regulatory forces and functioning in the decomposer system" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Johann-Friedrich-Blumenbach-Institut für Zoologie und Anthropologie, Abteilung Tierökologie (Scheu) durchgeführt. The proposed project in large continues work established and started in the first phase of this Integrated Research Unit. Four topics are investigated: (1) The response of bacterial and fungal feeding soil invertebrates to increased nutrient (nitrogen and phosphorus) supply in a montane tropical rain forest in Ecuador along an elevation gradient from 1000 to 3000 m ( Nutrient Manipulation Experiment). As representatives of bacterial and fungal feeders Testacea and Oribatida will be investigated, but with less intensity also Nematoda and Collembola. (2) Effects of increased nutrient (nitrogen and phosphorus) supply on the decomposition of litter and roots of representative tree species along an elevation gradient from 1000 to 3000 m. (3) Recolonization of former pastureland reforested by native tree species by soil animals. (4) Genetic variation of representative species of bacterial (Testacea) and fungal (Oribatida and Collembola) feeding soil animal species with a temperate to tropical distribution.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Staatsbetrieb Sachsenforst durchgeführt. Ergebnisdarstellung: Von Januar 2014 bis April 2019 bearbeitete der 2124951 - Staatsbetrieb Sachsenforst (SBS), Pirna, in Kooperation mit der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt (NW-FVA), dem Bayerischen Amt für Waldgenetik (AWG) und dem Thünen-Institut für Forstgenetik (Thünen) das Verbundvorhaben 'Bereitstellung von leistungsfähigem und hochwertigem Forstvermehrungsgut für den klima- und standortsgerechten Wald der Zukunft'. Hauptziel war, durch eine Institutionen-übergreifende Auswertung langjähriger Herkunfts- und Züchtungsversuche der Fichte, Douglasie, Waldkiefer, Bergahorn, Trauben- und Stieleiche sowie der Gattung Lärche Grundlagen für die Bereitstellung von leistungsfähigem und hochwertigem Forstvermehrungsgut unter besonderer Berücksichtigung des Klimawandels zu schaffen. Der SBS koordinierte alle Tätigkeiten zur Gattung Lärche und bearbeitete mit dem Forstlichen Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha der ThüringenForst AöR Thüringen und Sachsen. Die Versuchsflächen-Auswertungen dienten zur Ausweisung von Verwendungszonen bei der Europäischen Lärche und der Hybridlärche sowie als Grundlage für die Auswahl von ca. 950 Plusbäumen der genannten Arten und deren Vermehrung zur Anlage von Klonarchiven. Die genetische Untersuchung der Lärchen-Plusbäume lieferte Informationen zur Artzuordnung und genetischen Variation innerhalb der drei berücksichtigten Lärchen-Arten. Die Untersuchung von Douglasien-Nachkommenschaften auf ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Trockenheit und Frost ermöglichte konkrete Aussagen über ihre Anbaufähigkeit unter sich ändernden klimatischen Bedingungen. Die erzielten Ergebnisse können über das Internetportal des Vorhabens www.fitforclim.de abgerufen werden. Aufgabenbeschreibung: Das Vorhaben legt die Grundlagen für die Erzeugung von hochwertigem Forstvermehrungsgut mit adäquater genetischer Diversität, um unter den Bedingungen des Klimawandels ein produktives Wachstum in stabilen und anpassungsfähigen Beständen zu ermöglichen. Neben der Steigerung der Wuchsleistung (Erhöhung der CO2-Bindung) wird auch eine Qualitätserhöhung verfolgt. Erarbeitung gemeinsamer Kriterien für Evaluierung Versuchsanlagen, Auslese von Plusbäumen, Standardisierung von Verfahren sowie Entwicklung einer Datenbank. Evaluierung der Versuchsanlagen, zentrale Auswertung der Daten für Lärche, Ergebnisdarstellung, Definition von Saatgutverwendungszonen. Erfassung von Plusbäumen in Versuchsanlagen und Erntebeständen, Zentrale Erfassung, Auswahl geeigneter Plusbäume für Aufbau von Zuchtpopulationen. Koordination der Vermehrungsarbeiten für die Gattung Lärche. Heterovegetative Vermehrung der Plusbäume. Prüfung von Douglasien-Pflanzen auf Resistenz gegenüber Frost und Trockenheit. Prüfung von Fichten-Klonen auf Trockenresistenz. Zentrale Genotypisierung der Lärchen-Plusbäume mit molekular-genetischen Markern. Betrieb Internetauftritt, Unterhaltung der Datenbank für Lärche.

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