Effects of inbreeding and pollen donor provenance and diversity on offspring performance under environmental stress in the rare plant Cochlearia bavarica

In kleinen Pflanzenpopulationen kann genetische Erosion zu einer zunehmenden Ähnlichkeit zwischen den Pflanzen innerhalb dieser Populationen führen. Die daraus resultierende Inzuchtdepression kann unter den bestehenden Umweltbedingungen durch die natürliche Selektion reduziert werden, kann aber unter Umweltstreß erneut ansteigen. Um diese Hypothese zu testen, wurden Pflanzen kleiner (< 50 blühende Pflanzen, n=5 Populationen) und großer Populationen (> 400, n=5) der endemischen Art Cochlearia bavarica handbestäubt. Die aus den Handbestäubungen resultierenden Keimlinge wurden unter verschiedenen Umweltbedingungen aufgezogen (experimentelle Manipulation von Licht und Wasser: normale und reduzierte Bedingungen). Um zusätzlich zur Variation der Populationsgröße auch unterschiedliche Grade von Inzuchtdepression zu erzeugen, wurden die Mutterpflanzen mit Pollen von neun Pollenspendern aus einer anderen Population oder mit einem oder neun Pollenspendern aus der gleichen Population handbestäubt. Das Wachstum der Nachkommen wurde über 300 Tage beobachtet. Die Größe der Nachkommen variierte signifikant zwischen den verschiedenen Ursprungspopulationen und Mutterpflanzen. Zusätzlich reagierten die Ursprungspopulationen (und Mutterpflanzen) unterschiedlich auf den experimentell erzeugten Umweltstreß, aber nicht im erwarteten Sinne einer Benachteiligung kleiner gegenüber großer Populationen. Nachkommen, die aus Handbestäubungen mit neun Pollenspendern einer benachbarten Population stammten, waren in sieben von zehn Populationen signifikant größer als die Nachkommen, die aus Handbestäubungen innerhalb der Populationen hervorgingen. Nachkommen, die aus Handbestäubungen mit einem Pollenspender aus derselben Population hervorgingen, waren in fünf von zehn Populationen kleiner als die Nachkommen aus einer Handbestäubung mit neun Pollenspendern aus derselben Population. Dies weist darauf hin, daß die genetische Vielfalt innerhalb aller Cochlearia bavarica-Populationen relativ niedrig war, unabhängig von deren Größe. Pollen von außerhalb einer Population oder eine zunehmende Anzahl an Pollenspendern können Inzucht und Inzuchtdepression vermindern. Signifikante Interaktionen zwischen Umweltstreß und Handbestäubungsbehandlung zeigten aber auch, daß dieser positive Effekt unter Umweltstreß beeinträchtigt werden kann.