Forschung

Die meisten Baumpopulationen haben eine hohe genetische Diversität, und in vielen Baumarten gibt es Hinweise für eine Lokalanpassung. Gleichzeitig weisen die Bäume eine hohe phänotypische Plastizität auf, die ihnen erlaubt kurzfristige Änderungen der Umweltbedingungen zu reagieren. Oft ist jedoch nicht bekannt, welche Gene und Regulationsmechanismen für Anpassung und Plastizität verantwortlich sind. Die rasante Entwicklung von molekularen Methoden und Sequenziertechnologien in den letzten Jahren erlaubt nun die Erforschung genetischen und epigenetischen Grundlagen von Anpassung und Akklimatisierung von Baumarten in bisher nicht dagewesener Detailschärfe. In unserer Arbeitsgruppe nutzen wir je nach Projekt Daten aus natürlichen Populationen, oder aus Freiland- oder Klimakammerexperimenten. Wir kombinieren genomische Daten mit phänotypischen Daten, und nutzen bioinformatische Methoden und maschinelle Lernverfahren, um diese großen Datenmengen zu analysieren.

Erkenntnisse zu Lokalanpassung und räumlichen Mustern (epi-)genetischer Diversität sind die Grundlage für die Anpassung von Herkunftsempfehlungen, die zukünftigen klimatischen Bedingungen mitberücksichtigen.

Forschungsprojekte

Forschungsprojekt

Phänologie tropischer Baumarten

Umweltsignale, molekulare Mechanismen und Konsequenzen für Tier-Pflanze Interaktionen

In dem Projekt werden wir die Ursachen und Folgen jahreszeitlich synchronisierter phänologischer Ereignisse wie das Blühen oder die Neubildung von Blättern bei tropischen Baumarten untersuchen. Die Untersuchung der Phänologie tropischer Bäume erfordert einen integrativen Ansatz, der die Überwachung der Phänologie von Bäumen, molekulare Methoden zur Untersuchung der Genexpression und ökologische Ansätze zur Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Tieren berücksichtigt.

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Forschungsprojekt

EpiSoma

Ursachen und Folgen der epigenetischen Vielfalt in Bäumen

Bäume entwickeln sich zu leistungsfähigen „Modellsystemen“ für die Erforschung epimutativer Prozesse in Pflanzen. Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Langlebigkeit fungieren Bäume als natürliche (Epi-) Mutationsakkumulationssysteme und ermöglichen beispiellose Einblicke in die Dynamik, die mitotische Stabilität und die funktionellen Auswirkungen spontaner Epimutationen über Zeiträume, die für bisherige prospektive Studien unzugänglich waren.

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Forschungsprojekt

Reassembly

Wiederaufbau von Interaktionsnetzwerken – Resistenz, Resilienz und funktionelle Erholung eines Regenwaldökosystems

In Reassembly werden wir eine Chronosequenz untersuchen, um die Wiederherstellung von Interaktionsnetzwerken und die Entwicklung von Ökosystemprozessen zu bewerten und zu vergleichen. Wir werden die Auswirkungen funktioneller Merkmale quantifizieren, die für den Wiederaufbau von Netzwerken und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen wichtig sind.

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Forschungsprojekt

BeGenDiv

Erfassung der genetischen Diversität für Artengemeinschaften

Die genetische Vielfalt wird selten über mehrere Arten und Standorte hinweg untersucht. Wir werden die am häufigsten vorkommenden Baum- und Straucharten auf allen Untersuchungsflächen der Biodiversitätsforschungsstationen sequenzieren und dabei mehr als 4.000 Proben von über 30 Arten analysieren. Damit analyieren wir, wie Waldbewirtschaftung und Umweltfaktoren die genetische Vielfalt beeinflussen, es werden artenübergreifende Messgrößen entwickelt und eine Grundlage für zukünftige Forschung und genetisches Monitoring geschaffen.

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Forschungsprojekt

TREEvolution II

Genomische Vielfalt für Resilienz im Klimawandel

Mit genomweite Assoziationsstudien an drei europäischen Buchenpopulationen werden wir die genetischen Ursachen für den Vitalitätsverlust aufzudecken. Dabei werden wir 1.582 Genome mit detaillierten Messungen zur Kronentransparenz, den Blatteigenschaften, der Pathogene und der Bestandsstruktur kombinieren. Dieser Ansatz wird es ermöglichen, robuste genetische Zusammenhänge zu identifizieren, Umwelteinflüsse zu berücksichtigen und Symptome über ganze Wälder hinweg im Zeitverlauf zu verfolgen.

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Forschungsprojekt

ForScale

Skaleneffekte bei der Anpassung der Wälder an den Klimawandel

in der Internationalen Gradudierteschule FORSCALE untersuchen wir, wie sich Wälder an den Klimawandel anpassen, indem es Wechselwirkungen auf biologischer, ökologischer und sozialer Ebene untersucht. In Zusammenarbeit zwischen der Universität Freiburg und kanadischen Universitäten erforschen wir die Anpassung von Bäumen, Ökosystemleistungen, forstwirtschaftliche Praktiken und Governance.
In unserem Teilprojekt werden wir die Widerstandsfähigkeit von Bäumen gegenüber Spätfrost im Frühjahr untersuchen.

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Forschungsinfrastruktur

Die Professur für Forstgenetik verfügt über eine exzellente Forschungsinfrastruktur mit modernen Molekularaboren, einem Forschungsgewächshaus und Klimakammern.

Die Laborausstattung umfasst unter anderem:

  • PCR und qPCR Maschinen
  • Fragment Analyzer
  • Geldokumentation
  • Pippin Prep

Über uns

Unser Profil, aktuelle Neuigkeiten und mehr

Lehre

Unser Lehrangebot und Informationen über Abschlussarbeiten

Unser Team

Vorstellung unserer Teammitglieder und Liste der Kontaktdaten

Publikationen

  • Sekely J, Marchelli P, Arana V, Dauphin B, Mattera MG, Pastorino M, Scotti I, Soliani C, Heer K, Opgenoorth L (2024) Genomic Responses to Climate: Understanding local adaptation in the Andean tree species Nothofagus pumilio and implications for a changing world. Plants People Planet.
  • Estravis-Barcala M, Heer K, Marchelli P, Ziegenhagen B, Arana MV, Bellora N. (2021) Deciphering the transcriptomic regulation of heat stress responses in Nothofagus pumilio. PLoS ONE 16(3): e0246615. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0246615
  • Estravis-Barcala M, Mattera MG, Soliani S, Bellora N, Opgenoorth L, Heer K, Arana MV (2020) Molecular bases of responses to abiotic stress in trees. Journal of Experimental Botany, 71(13), 3765–3779. https://doi.org/10.1093/jxb/erz532