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Biodiversität
Bestandsaufnahme- Erdgeschichte- Nutzpflanzen
A. Graner, IPK Gatersleben
Begriffsdefinition
Erhaltung- Konzepte- Umsetzung
Nutzung
Thesen
Biodiversität - Begriffsbestimmung
Biodiversity (Wilson 1988)
ÖkosystemÖkologische Diversität (Vielfalt von Biomen, Landschaften und Ökosystemen bis hin zu ökologischen Nieschen)
ArtDiversität zwischen Organismen (Vielfalt zwischentaxonomischen Gruppen wie Stämmen, Falmilien Gattungen und Arten)
InnerartlichGenetische Diversität (Vielfalt der Populationen über Individuen bis hin zu Genen und Nukleotidesequenzen)
Gesellschaftliche Bewertung beeinträchtigt durch:
- abnehmende Sensibilisierung für natürliche Zusammenhänge (Industrialisierung, Arbeitsteilung) - Spezialisierung im wissenschaftlichen Betrieb- kontroverse Einschätzung d. Situation durch unklare Datenlage und Wissensdefizite
6. Krise durch:- Änderung der Flächennutzung (Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Fischerei, Verkehr, Siedlung)- Stoffeintrag über Luft, Wasser, Boden- Verbreitung Gebietsfremder Organismen- Klimaänderung- Fangen und Absammeln von Tieren und Pflanzen
Erdgeschichtliche Biodiversitätskrisen
1. Ordovizium (- 450 mio Jahre)2. Devon (- 350 mio Jahre)3. Ende Perm (- 235 mio Jahre)4. Ende Trias (- 190 mio Jahre)5. Ende Kreide (- 65 mio Jahre)
Insekten751 000
andere Tiere281 000
höhere Pflanzen248 400
Viren und Bakterien 4 800
Bekannte Arten (nach Wilson 1992)
Pilze 69 000
Algen 26 900
Protozoen30 800
Pflanzliche Biodiversität
höhere Kultur-Pflanzen PGR* pflanzen
Deutschland 2.500 1.055 (42 %) 150 (6 %)
Europa 11.500 4.730 (41 %) 500 (4 %)
Welt 248. 500 100.000 (40 %) 7.000 (3 %)
*Pflanzengenetische Ressourcen: Arten, von aktuellem oder potentiellem Nutzen für den Menschen
Ausgestorbene Nutzpflanzenarten (Hammer 1998) - Deutscher Bertram (Anacyclus officinarum)- Mango (Bromus mango)- Silphion (??)
China (1) Indien (2)Indonesien (2a) Central Asien (3)Naher Osten (4) Mittelmeerraum (5)Ethiopien (6) Mittelamerika (7)Südamerika (8)
LupinenSonnenblumeErdbeere
Mais KakaoBuschbohne TomateBaumwolle KürbisSisal GurkePaprika
Mais KartoffelBaumwolle ErdnussTomate AnanasTabak Gummibaum
Raps ErbseBetarüben LinseLein Klee
KaffeeRhizinusLein Hirse
Weizen WickenRoggen LuzerneSaathafer PflaumenGerste
Möhre AckerbohnenWein ErbseZwiebel LinseSpinat
Reis BananePfeffer JuteZuckerrohrKokospalme
Kolbenhirse KohlRispenhirse MohnRadieschenBuchweizen
Diversitätszentren nach Vavilov (1928)
Domestikation
Selektion von Kulturformen mit
festsitzenden Fruchtständen
schneller Keimung
gleichmäßiger Fruchtreife
Veränderung der Inhaltsstoffe
sowieverändertem Reifezeitpunkt
erhöhter Kältetoleranz
verbesserter Trockentoleranz
verbesserter Salztoleranz
hohem Ertrag
2. Kreuzung selektierter LinienLiniensorten, Hybridsorten
3. Einlagerung von Genen aus Wildformen Liniensorten, Hybridsorten
Wildpflanzen
8000 v. Chr. 1920 1960
1. Selektion geeigneter Formen aus Wildpopu-lationenLandrassen
Kulturpflanzen/Sorten
Genetische Diversität im Wandel der Zeit
14,0%
22,1%
18,8%
13,2%
10,2%
6,3%
4,1%
3,8%
3,3%2,5%
2,2%
Kulturpflanzenvielfalt auf dem Acker
Anbauflächen bedeutender Kulturarten in Deutschland: 9 Arten auf 82 % der Ackerfläche
Sonstige (1,66*)Weizen (2,61)Gerste (2,21)Mais (1,56)Raps (1,20)Roggen (0,75)Zuckerrüben (0,49)Futterpflanzen (0,45)Triticale (0,39)Kartoffeln (0,30)Hafer (0,27)
*) in Mio haQuelle: Statistisches Jahrbuch 1999
Konzepte zum Erhalt pflanzengenetischer Ressourcen
Ex situ Erhaltung: Erhaltung von Bestandteilen der biologischen Vielfalt ausserhalb ihrer natürlichen Lebensräume (z.B. Kulturpflanzen)Vorteile: Lagerung kostengünstig, sicher, leichte Dokumentation, guter ZugriffNachteile: Teilweise schwierige und teure Vermehrung
In situ Erhaltung: Die Erhaltung von Ökosystemen und natürlichenLebensrämen sowie die Bewarung und Wiederherstellung lebensfähiger Populationen von Arten in ihrer natürlichen Umgebung (z.B. Schutzgbiete). Vorteile: Billig, Erhalt der Artenvielfalt am natürlichen StandortNachteile: Kontrolle, Dokumentation, Verfügbarkeit
On farm Management: Erhaltung domestizierter oder gezüchteter Arten in der Umgebung, in der sie Ihre besonderen Eigenschaften entwickelt haben.Vorteil: Beitrag zum Erhalt der AgrobiodiversitätNachteil: Qualitätskontrolle, Dokumentation, organisatorischer Aufwand, Kosten, Kapazität, Vermarktung
Asia(293)25%
Africa(124)
6%
CGIAR*(11)
10%Latin America
(227) 10%
Europe(496)
32%Near East(67)
5%
North America
(101)
12%
- 1.300 nationale und regionaleSammlungen
- 397 Einrichtungen zur mittel-und langfristigen Lagerung
Ex situ Konservierung pflanzengenetischer Resourcen
weltweit mehr als 6 millionen Akzessionen in ex situ Sammlungen
Zuordnung des Materials
32 % Sorten29 % Landrassen8 % Wildarten, Wildformen
31 % ohne Zuordnung
*) Consultative Group on International Agricultural Research
IPK, Gatersleben(87.300)
IPK, Groß-Lüsewitz(5.500)
IPK, Malchow(7.000*)
IPK, Dresden-Pillnitz(2.900)
BAZ, Siebeldingen(2.500)
BAZ, Braunschweig(48.000)ZADI, Bonn
153.200
Spezial und Arbeitssammlungen- BAZ-Institute- Bundessortenamt- MPI-Köln- Universität Hohenheim/LSA- Univ. Gesamthochschule Kassel-Witzenhausen- Landesanstalten
Spezial und Arbeitssammlungen- BAZ-Institute- Bundessortenamt- MPI-Köln- Universität Hohenheim/LSA- Univ. Gesamthochschule Kassel-Witzenhausen- Landesanstalten
~ 42.000~ 42.000
* Anzahl d. gehaltenen Pflanzenmuster
Ex situ Genbanken in Deutschland
(Quelle ZADI, Bonn)
Nutzung genetischer Ressourcen
Die Nutzung genetischer Ressourcen ist weitgehend eine Funktion der per se Leistung. Daher weitgehend auf klar erkennbare Merkmale begrenzt.
Fortpflanzungsbiologie: Diploide vs. Polyploide
DNA-Marker gestützte Selektionsverfahren beschleunigen die Einlagerung qualitativer und quantitativer Merkmale aus nicht angepassten Wildformen
Die Entwicklung leistungsfähigerer Markersysteme und verbesserter statistischer Verfahren zur Merkmalskartierung, sowie die strukturelle und funktionelle Genomformschung wird die Nutzung genetischerRessouren für eine Vielzahl von Zuchtzielen attraktiver gestalten.
Thesen
Die Bewertung der Artenvielfalt unserer Kulturlandschaft ist einnormativer Prozess, da eine Bestimmung des Ausgangszustands nicht möglich ist
Die Domestikation stellte das genetische Nadelör bei der Entwicklung unserer heutigen Kulturpflanzen dar
Die Bewertung von GMO´s im Hinblick auf den Erhalt der Artenvielfalt muss vor dem Hintergrund der evolutionären Genomentwicklung erfolgen
Der Wert einer genetischen Ressource für die züchterische Nutzung wird in der Zukunft zunehmend durch die Kenntnis derGenstruktur und Funktion bestimmt