Reproduktionssystem des Feldahorns (<i>Acer campestre</i> L.) | Blühphänologie und genetische Untersuchungen | Reproductive System of Field Maple (<i>Acer campestre</i> L.) | Flowering Phenology and Genetic Investigations

Als charakteristisches Gehölz von Waldrändern und Feldgehölzgesellschaften zeichnet sich der Feldahorn (Acer campestre L.) durch vergleichsweise geringe Populationsgrößen aus, die ihn zu einem hervorragenden Objekt für Genflußuntersuchungen und Analysen des Paarungssystems machen. Auf der Untersuchung dieser beiden Aspekte des Reproduktionssystems liegt der Schwerpunkt der vorliegenden Dissertation, wobei ein besonderes Gewicht auf die Verknüpfung der populationsgenetischen Daten mit Beobachtungen zum Blühverlauf gelegt wird. Die Analysen wurden in den beiden Versuchsbeständen ''Forstbotanischer Garten'' und ''Gartetal'' durchgeführt. Grundlage der Untersuchungen ist die umfangreiche Vererbungsanalyse von sechs Enzymsystemen, die mit dem Verfahren der horizontalen Stärkegel-Elektrophorese untersucht wurden. Sie führte zur Identifizierung von zehn polymorphen Genorten mit insgesamt 33 Allelen. Die anschließende genetische Inventur wurde für alle Altbäume beider Bestände sowie für Stichproben ihrer direkt vom Baum geernteten Samen durchgeführt. Für den Bestand "Forstbotanischer Garten" wurden Nachkommenschaften aus zwei aufeinanderfolgenden Vegetationsperioden untersucht. Im Frühjahr der Jahre 1999 und 2000 wurde der Blühverlauf im Bestand ''Forstbotanischer Garten'' beobachtet. Dabei zeigte sich, daß die räumliche und zeitliche Verteilung von Blüten verschiedenen Geschlechts auf der Ebene des einzelnen Baums zur Ausbildung von Blühphasen mit männlichen, weiblichen und Blüten beider Geschlechter führt. Für die Ermittlung von Transportweiten effektiven Pollens wurde die Methode der Vaterschaftsanalyse sowie die Analyse der Verbreitung seltener Allele in Nachkommenschaften eingesetzt. Es ergibt sich ein Bild von im wesentlichen eingeschränkten Transportweiten effektiven Pollens beim Feldahorn. Neben einer bevorzugten Paarung benachbarter Individuen läßt sich ein gleichzeitig wirksamer effektiver Mechanismus für Ferntransport von Pollen nachweisen. Die Schätzung individueller Selbst- bzw. Fremdbefruchtungsraten als einer Komponente des Paarungssystems erfolgte mit vier verschiedenen Methoden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein auf der Berechnung individueller effektiver Pollenwolken basierendes Verfahren zur Schätzung maximaler Selbstbefruchtungsraten entwickelt. Eine Kombination dieser Methode mit einem Multilocus-Ausschlußverfahren wird als eine gute Möglichkeit zur Schätzung individueller maximaler Selbstbefruchtungsraten angesehen. Daneben ermöglicht die Pollenwolken-Methode die Schätzung maximaler Pollenbeiträge beliebiger potentieller Polleneltern zur Pollenwolke eines Samenelters. Die Analyse individueller effektiver Pollenwolkenstrukturen belegt, daß das Paarungssystem des Feldahorns von dem System der Zufallspaarung stark abweicht. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit lassen sich Schlußfolgerungen für praktische Beerntungsmaßnahmen von Baumschulen ableiten. Unter der Voraussetzung, daß eine hohe genetische Variabilität als eine Qualitätseigenschaft im Saatgut gewünscht wird und die in dem Erntebestand enthaltene genetische Information möglichst vollständig in dem Vermehrungsgut repräsentiert sein soll, wird eine gleichmäßige Beerntung so vieler Samenbäume wie möglich empfohlen.

As a typical plant of forest margins, hedges and related communities, field maple (Acer campestre L.) is characterized by relatively small population sizes, which qualifies it as an outstanding object for analyzing the pollen distribution and mating system. The emphasis of this study lies on the investigation of these two aspects of the reproduction system, attaching particular importance to connecting population genetic data and observations of flowering phenology. The analyses were conducted in the stands ''Forstbotanischer Garten'' and ''Gartetal''. The basis of the investigations is the inheritance analysis of six enzyme systems, which were studied with the technique of horizontal starch gel electrophoresis. Within the scope of this analysis, ten polymorphic gene loci totalling 33 alleles were identified. The following genetic inventory was conducted for all adult trees of both stands as well as for samples of their seeds, which were collected directly from the plants. For the stand "Forstbotanischer Garten", progenies of two successive reproduction periods were investigated. In 1999 and 2000, the flowering phenology in the stand ''Forstbotanischer Garten'' was observed. It appeared that the spatial and temporal distribution of flowers of the varying sexes leads to the formation of phases with male flowers, female flowers or flowers of both sexes on the level of the individual tree as well. For the determination of transport distances of effective pollen both paternity analysis and the analysis of the distribution of rare alleles in progenies was employed. The results of both methods indicate a pattern of substantially restricted transport distances of effective pollen in field maple. In addition to a preference for matings among neighbors, an efficient mechanism for long-distance transport of pollen is demonstrated. Estimation of individual rates of selfing or, conversely, outcrossing as one component of the mating system was conducted using four different methods. In the context of this dissertation, a method for estimating maximum selfing rates based on the calculation of individual effective pollen clouds was developed. A combination of this method and a multilocus exclusion procedure is regarded as a good possibility for estimating individual maximum selfing rates. In addition to this application, the pollen cloud method allows estimation of maximum pollen contributions of any potential pollen parent to the pollen cloud of a seed parent. The analysis of the structures of individual effective pollen clouds shows that the mating system of field maple deviates substantially from a system of random mating. From the results of this study conclusions can be drawn for practical measures of seed harvesting conducted by tree nurseries. Provided that a high genetic variability is desired as a quality trait of seed and that the genetic information of the harvested stand is supposed to be represented in the propagated material, a homogenous harvest of as many seed trees as possible is recommended.