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Institut für Waldbau I Univ. Ass. DFw. Dr. Raphael T. KLUMPP
Universität für Bodenkultur WienDepartment für Wald- und Boden-wissenschaften
16.04.10 1
On the genetic variation of English yew throughout the eastern Alps(Untersuchungen zur genetischen Variation der Eibe (Taxus baccata L.) im Ostalpenraum)
Raphael Th. Klumpp & Amalesh Dhar
Institut für Waldbau I Ass.Prof. DFw Dr. Raphael T. KLUMPP & MSc. Amalesh Dhar16.04.10 2
KLUMPP & DHAR: Eibe
Inhalt / contents
1. Einleitung / introduction
2. Material & Methoden
3. Ergebnisse u. Diskussion / results and discussion :
3.1 Variation innerhalb (within) Populationen
3.2 Variation zwischen (among) Populationen
3.3 Allelische Strukturen / allelic structures
4. Schlußfolgerungen / consequences
5. Zusammenfassung / summary
6. Danksagung / acknowledgements
Institut für Waldbau I Ass.Prof. DFw Dr. Raphael T. KLUMPP & MSc. Amalesh Dhar16.04.10 3
KLUMPP & DHAR: Eibe
. F ig The circumpolar distribution of Taxus baccata and other Taxus species from Hultén & Fries (1986). + indicates interglacial records; indicates isolated occurrences; hatched areas indicate regions of common or fairly common occurrence. Broken lines outline the distribution of Taxus species other than T. baccata.
Thomas P.A., Polwart A. 2003. Taxus baccata L. biological flora of the British Isles 229. Journal Ecology 91: 489–524
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KLUMPP & DHAR: Eibe - Einleitung
Introduction
Yew (Taxus baccata) – an endangered species
- over use in historical time
- ungulates (wild, domesticated)
- hunters (Austria only?)
- lack of knowledge (management)
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KLUMPP & DHAR: Eibe – österr. Genreservate
Austrian map indicating the geographic location of gene conservation forests
1
1112
1013
9
8
765
43
2
Hans et al. 2005. Das Eibenvorkommen in den österreichischen Generhaltungswäldern Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft 1140 Wien, Hauptstraße 7. http://bfw.ac.at
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KLUMPP & DHAR: Eibe – Material und Methode
Material
5 stands: Austrian gene conservation program
tissue: buds
Method
STAGE, 6 enzyme systems
laboratory procedure according to: Hertel 1996
data evaluation: GSED (Gillet 1998)
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KLUMPP & DHAR: Eibe - untersuchte Bestände
Name of the site Total area
[ha]
Altitude
[m]
Population size
Sample size
4. Pichlwald 2.6 480 – 530 244 95
5. Almtal 3.2 460 – 490 > 2000 59
6. Losenstein 39.6 540 – 680 1815 122
8. Stiwollgraben 4.6 580 – 700 2236 109
13. Leininger Riese 18.5 900 - 1300 828 75
The investigated Austrian gene conservation forests
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KLUMPP & DHAR: Eibe - Methode
Enzyme Gene locus Allele no E. C. number
Aspartate-aminotransferase AAT- AAAT- B(AAT-C)
23
(3)
2.6.1.1
Isocitrate-dehydrogenase IDH-AIDH-B
44
1.1.1.42
Leucine-aminopeptidase LAP-ALAP-B
33
3.4.11.1
Phosphoglucomutase PGM - A
(PGM- B)
5
(2)
2.7.5.1
6-Phosphogluconate-dehydrogenase 6-PGDH- A 3 1.1.1.44
Shikimate-dehydrogenase SKDH-A 3 1.1.1.25
Enzyme systems used for electrophoretic analysis of the yew population
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KLUMPP & DHAR: Eibe – optimale Verjüngung (Almtal)
Yew: optimal recruitment
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KLUMPP & DHAR: Eibe - Ergebnisse
Allele Stiwoll Almtal Losenstein Leininger Riese
0.826 1.00 1.00 1.00
AAT-A 1 2 0.174 -- -- --
0.147 -- -- -- 0.849 1.00 1.00 1.00
LAP-A 1 2 3 0.005 -- -- --
0.064 0.017 0.057 0.007 0.931 0.958 0.852 0.947 0.005 0.025 0.061 0.047
SKDH-A 1 2 3 4 -- -- 0.029 --
Allele frequencies: monomorphic loci
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KLUMPP & DHAR: Eibe – Variation innerhalb der Populationen
Location Parameters Hypoth. gametic diversityP 95 (%) A/L Ne Ho He
Almtal 85.7 3.0 1.44 0.247 0.309 15.12
Losenstein 100 3.43 1.65 0.340 0.396 38.41
Stiwollgraben 100 3.28 1.38 0.237 0.275 9.99
Leininger Riese 85.7 3.57 1.42 0.198 0.298 13.07
Average 92.9 3.32 1.47 0.256 0.319 19.15
Estimates of genetic variation parameters for Austrian yew populations (7 loci)
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KLUMPP & DHAR: Eibe - Literaturvergleich
Species
No of gene loci
Parameters Hypo. gametic diversity
Different studiesP 95 (%) A/L Ne Ho He
Taxus baccata
7 92,9 3.32 1.47 0.256 0.319 19.15 KLUMPP & DHAR
18 61.11 2.83 1.37 0.429(poly. loci)
0.419(poly. loci)
-- Lewandowski et al. (1995)
6 (80,6) 2.62 1.48 0.340 0.316 -- Cao et at. (2003)
5 -- -- 1.45
0.302 0.308 7.839 Tröber et al. (2004)
Taxus cuspidata
23 45.0 1.78 -- 0.154 0.192 -- Chung et al. (1999)
14 45.7 1.70 -- 0.172 0.168 -- Lee et at. (2000)
Estimates of genetic variation parameters for different studies on Taxus species
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KLUMPP & DHAR: Eibe – abgedecktes Stangenholz
managed pole stage
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KLUMPP & DHAR: Eibe – Genetische Distanzen / Differenzierung
GENE POOL DISTANCE (7 Loci) Sample
Stiwoll Almtal Losenstein Leininger Riese
Stiwoll 0.000
Almtal 0.195 0.000
Losenstein 0.213 0.156 0.000
Leininger Riese 0.226 0.073 0.145 0.000
Population Differentiation (delta=0,153)
Dj 0,204 0,117 0,125 0,152
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KLUMPP & DHAR: Eibe – allelische Strukturen
Allele Stiwoll Almtal Losenstein Leininger Riese
0.165 0.153 0.451 0.120 0.835 0.831 0.549 0.860
AAT-B 1 2 3 -- 0.017 -- 0.020
0.009 -- -- -- 0.064 0.729 0.443 0.760 0.835 0.254 0.455 0.240
LAP-B 0 1 2 3 0.092 0.017 0.102 --
0.683 0.424 0.361 0.287
-- 0.085 -- 0.053
6-PGDH-A 1 2 3 0.317 0.492 0.639 0.660
Allele frequencies of major polymorphic loci
Institut für Waldbau I Ass.Prof. DFw Dr. Raphael T. KLUMPP & MSc. Amalesh Dhar16.04.10 16
KLUMPP & DHAR: Eibe – allelische Strukturen
Allele Stiwoll Almtal Losenstein Leininger Riese
0.170 0.161 0.086 0.120 0.789 0.839 0.828 0.787 0.041 -- 0.082 0.053
IDH-A 1 2 3 4 -- -- 0.004 0.040
-- 0.169 0.119 0.120
0.023 -- 0.078 0.087 0.922 0.0831 0.770 0.780
IDH-B 1 2 3 4 0.055 -- 0.033 0.013
0.156 -- 0.016 0.007 0.009 0.068 0.111 0.013
-- 0.051 0.025 0.047 0.826 0.864 0.848 0.920
PGM-A 1 2 3 4 5 0.009 0.017 -- 0.013
Allele frequencies minor polymorphic loci
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KLUMPP & DHAR: Eibe
Conclusions
A) The expected (He) and observed (Ho) heterozygosity 0.319 and 0.256
B) Average population differentiation 0.153
C) Average Hypothetical gametic diversity 19.15
D)English yew populations in Austria showed a high level of genetic variation with a medium level of inbreeding effect
E) Level of expected heterozygosity (He) is within the European range of observations, which means that the probability for local yew decline is low due to high genetic variation
Institut für Waldbau I Ass.Prof. DFw Dr. Raphael T. KLUMPP & MSc. Amalesh Dhar16.04.10 18
KLUMPP & DHAR: Eibe
Acknowledgements / Danksagung
for technical support / für technische Unterstützung
DI Herwig Ruprecht, Ing. Monika Lex,
Ing. Thomas Schuster, DI Ercan Oktan, sowie
HR DI C. Jasser.
for financial support / für finanzielle Unterstützung
Landesregierung Steiermark
Institut für Waldbau I Univ. Ass. DFw. Dr. Raphael T. KLUMPP
Universität für Bodenkultur WienDepartment für Wald- und Boden-wissenschaften
16.04.10 19
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Wald und BodenwissenschaftenInstitut für Waldbau
Ass. Prof. Dr. Raphael Thomas KLUMPP MSc. Amalesh Dhar
Peter Jordan-Str. 82, A-1190 WienTel.: +43 1 47654-4063, Fax: +43 1 [email protected] , www.boku.ac.at