Wie beginnt die genetische Differenzierung? Shota Sakaguchi und Kollegen haben studiert die Genetik der Zwerggoldruten. Das Team verglich die Zwerg-Goldruten der Insel Yakushima mit ihren Verwandten im Flachland. Pflanzenhöhe und Fruchtbarkeit korrelieren tendenziell mit der Pflanzenhöhe, und daher sollten Zwergpopulationen mehr genetische Drift zwischen Populationen erfahren als ihre größeren Gegenstücke.

Um herauszufinden, ob dies bei Goldruten der Fall ist, sammelte das Botanikerteam Proben von Solidago minutissima ab einer Höhe von etwa 1700 m über dem Meeresspiegel. S. minutissima ist eine kleine Pflanze, nur wenige Zentimeter hoch. Sie beprobten dann Populationen von S. virgaurea, die Art das S. minutissima entwickelt aus. Die Elternart ist ein vergleichbarer Riese, der weit über die zehnfache Höhe erreicht.

A) Lage der Insel Yakushima im südlichsten Bereich der Hauptinseln des japanischen Archipels und an der Grenze des Ryukyu-Archipels. (B) Geografische Karte der Insel Yakushima. Die Höhenzonierung und Topographie der Insel werden gezeigt. Die Fundorte der Flachlandpopulationen (L1–L5) und der Alpenzwergpopulationen (R1–R7, W1–W4) sind als schwarze Kreise dargestellt. Zwei weitere bekannte Orte für Tieflandpopulationen sind durch offene Kreise gekennzeichnet. (C) Statur einer blühenden Pflanze aus der Tieflandpopulation (KYO 00071707). (D) Gescannte Bilder von lebenden Pflanzen aus vier alpinen Populationen. (E) Alpine Zwergpflanzen in unterschiedlichen Habitaten: (E1) W3-Population in Feuchtgebietshabitaten; (E2) R1-Population im Felshabitat. Quelle Sakaguchi et al. 2020.

Sakaguchi und Kollegen analysierten die Chloroplasten, nuklearen Mikrosatelliten und die DNA, die mit Restriktionsstellen assoziiert ist. „Die genetischen Analysen, die auf drei Arten von molekularen Markern basieren, haben durchweg eine deutliche Divergenz zwischen den Alpenzwerg- und Flachland-Solidago-Populationen gezeigt. Zwischen den Bevölkerungsgruppen wurden keine Chloroplasten-Haplotypen geteilt, und die Individuen wurden basierend auf nuklearen Mikrosatelliten- und SNP-Analysen für jede der Alpen- und Tieflandpopulationen separat geclustert, mit Ausnahme einer Population, L5, die einen „gemischten“ Ursprung basierend auf nuklearen Mikrosatelliten zeigte. “ schreiben die Autoren in ihrem Artikel.

„Dieser Befund steht im Gegensatz zu der zuvor berichteten Populationsdynamik alpiner S. virgaurea-Populationen in anderen Gebirgszügen, die wiederholt wenig genetische Differenzierung von Tieflandpopulationen aufzeigte.“

Die Autoren weisen darauf hin, dass in der Landschaftsgenetik die Vielfalt der Landschaft den Genfluss beeinflusst und somit Unterschiede in der genetischen Verteilung verursacht. Die alpinen Landschaften der Insel Yakushima bilden zahlreiche Mikrohabitate. „Der scheinbare Zusammenhang zwischen genetischer Variation und Habitattyp in den Zwerg-Solidago-Populationen lässt sich möglicherweise durch ein Szenario erklären, in dem der Genfluss Populationen in ähnlichen Umgebungen vorwiegend durch Selektion gegen schlecht angepasste Individuen verbindet, die aus alternativen Habitaten zugewandert sind… Tatsächlich fanden wir jedoch eine starke Populationsisolation selbst zwischen benachbarten Feuchtgebieten, was sich in der vollständigen Fixierung auf unterschiedliche Chloroplasten-Haplotypen und dem Überwiegen unterschiedlicher genetischer Cluster in ähnlichen Habitattypen zeigt.“

Sakaguchi und Kollegen schlagen vor, Transplantationen und gemeinsame Gartenexperimente zu verwenden, um die Auswirkungen neutraler Prozesse wie Genfluss und natürliche Selektion in differenzierenden Populationen auseinander zu ziehen.

Dieses Papier ist gelistet auf ResearchGate.