Fitness hybrider Genotypen in sekundären Kontaktzonen des Rheinsystems bei Groppen (Cottus, Pisces)

In der vorliegenden Arbeit konnte über eine STRUCTURE Analyse mit Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) gezeigt werden, dass die von Nolte et. al 2006 mit Mikrosatelliten (STRs) untersuchten Hybridzonen zwischen der invasiven Cottus Linie und C. rhenanus weiterhin stabil sind. Variationen in der Breite der Hybridzonen, die an den Übergang von einem Bach- in ein Flusshabitat gekoppelt sind, sind sehr wahrscheinlich auf die zum Teil unterschiedlichen Orte der Probennahme für die Jahre 2003 und 2005 zurückzuführen. Der invasiven Linie ist es bisher nicht gelungen die Bäche Naaf oder Bröl bis in den Oberlauf zu kolonisieren. Vereinzelt konnten jedoch Individuen, die genetisch dem Cluster der invasiven Linie zugeordnet wurden, noch mehrere Kilometer oberhalb der Bröl Mündung gefunden werden. Außerdem konnten Individuen, die genetisch dem C. rhenanus Cluster zugeordnet wurden, noch mehrere Kilometer unterhalb der Bröl Mündung gefunden werden. Die Breite der Kline für die Naaf Hybridzone ist mit 2-3 km gegenüber der Bröl Kline mit 1-2 km ein wenig breiter. Mit beiden Markertypen (STRs und SNPs) konnte die Klinenbreite der verschiedenen Hybridzonen in ähnlicher Größenordnung bestimmt werden. Außerdem konnte mit einer INTROGRESS Analyse mit SNPs Evidenz dafür hergestellt werden, dass es sich bei dem in Nolte et al. 2009 mit STRs gefundenen Muster der Unterdominanz, welches ca. 25 % der Loci zeigten, wahrscheinlich um ein Artefakt, aufgrund von Nullallelen, handelt. Allerdings unterscheiden sich die Datensätze auch in Bezug auf andere Muster der Introgression, so dass es ebenso möglich ist, dass beide Datensätze eine zeitliche Verschiebung dieser Muster darstellen. Das im SNP Datensatz vorherrschende Muster war das Muster der negativen Selektion, welches 70 % der untersuchten Loci zeigten. Dies deutet auf einen verstärkten Genfluss von C. rhenanus Allelen in den Genpool der Hybriden hin. Außerdem folgten lediglich 5 % der untersuchten Loci einem neutralen Muster d.h. fast alle Loci müssen an genomische Regionen, die unter Selektion stehen, gekoppelt sein. Bei der Übertragung der Ergebnisse auf die Kopplungsgruppen der genetischen Karte des Cottus Genoms stellte sich heraus, dass Loci mit einem Muster negativer Selektion in Blocks von 3-5 Loci auf 6 verschiedene Kopplungsgruppen verteilt sind d.h. größere genomische Regionen können einem Introgressionsmuster folgen. In einer weiterführenden Untersuchung könnte das Kopplungsungleichgewicht LD entlang der Klinen bestimmt werden, um die Ausbreitung parentaler Genotypen in die Hybridzone zu berechnen (Sotka & Palumbi 2006).Inhalt 1. Einleitung..........................................................................................................................6 1.1 Untersuchungsorganismus: Evolution, Genetik und Ökologie.......................................6 1.2 Untersuchungssystem: Entstehung, Dynamik und Schicksal .......................................10 1.3 Fragestellung: Introgression, reproduktive Isolation und Fitness .................................12 2. Material & Methoden .......................................................................................................16 2.1 Single Nucleotide Polymorphisms SNPs.....................................................................16 2.2 Probennahme..............................................................................................................19 2.2.1 Probennahmekonzept ...........................................................................................19 2.2.2 Gebiet der Probennahme ......................................................................................19 2.2.3 Orte der Probennahme..........................................................................................20 2.3 Laborarbeiten..............................................................................................................21 2.3.1 DNA Salzextraktion.............................................................................................21 2.3.2 DNA Messung .....................................................................................................21 2.3.3 Aufreinigung der Proben und DNA Fällung .........................................................22 2.3.4 SNaPshot Methode...............................................................................................22 2.4.1 GENEPOP ..............................................................................................................25 2.4.2 STRUCTURE ..........................................................................................................25 2.4.3 INTROGRESS..........................................................................................................26 3. Ergebnisse.......................................................................................................................30 3.1 GENEPOP .....................................................................................................................30 3.2 STRUCTURE .................................................................................................................30 3.3 INTROGRESS ................................................................................................................33 4. Diskussion.......................................................................................................................36 5. Zusammenfassung ............................................................................................................41 6. Literaturverzeichnis..........................................................................................................42 7. Danksagung.....................................................................................................................48 8. Anhang.......................................................................