Variable genotypes at the cpDNA marker locus trnDT in spontaneous rejuvenation of the species complex around the European black poplar (Populus nigra L.) and its relatives collected in Germany

Meyer, Matthias; Zacharias, Melanie GND; Morgenstern, Kristin GND; Krabel, Doris; Liesebach, Heike GND

Young poplars of the Aigeiros-Tacamahca-complex in spontaneous rejuvenation in Germany that grew along shores, mainly in gravel mines, were sampled and cultivated ex situ. The leaf phenotype was assessed. The cpDNA marker locus trnDT was investigated which is suitable for the genetic assignment of the chloroplast DNA to a poplar species. The results of Heinze (1998), who investigated the locus trnDT in poplars, were chosen as a reference to account for potential methodological differences between the present fragment length analysis results and that obtained with classic gel electrophoresis. The assignment of each individual to a leaf phenotype category allowed a basic differentiation of P.-nigra– or P.-deltoides- like and other leaf shapes. At the cpDNA marker locus trnDT, fragment lengths referring to the two variants described by Heinze (1998) or referring to at least one more variant were found. The third genotype is of intermediate length between the two that were described by Heinze (1998) and, very likely, the related fragments (approx. 1,065 base pairs = bp long) are specific for balsam poplar species. Quantitatively, the P.-nigra-related genotype was the most important in the present collection. It is shown that phenotypically Aigeiros-like rejuvenation does predominantly, but not in all individuals, carried the related trnDT marker fragments specific for P. nigra. The seed cloud of theAigeiros-Tacamahaca-complex resulting in the present rejuvenation sample trees was predominantly based on diaspores of P. nigra or of intra-specifi Aigeiros-hybrids. However, the section Tacamahaca has contributed to the seed cloud. The results suggest that there must be significant gene flow from alien or hybrid poplars in Germany. Further genetic investigations with microsatellite markers are carried out in the present poplar collective for more detailed quantification of the taxonomic composition.

Pappeln (Artkomplex um P. nigra) aus spontan aufgelaufener Verjüngung in Deutschland wurden beprobt und ex situ kultiviert. Der Blattform-Phänotyp wurde erfasst. Der cpDNAMarker- Genort trnDT wurde analysiert, der für die genetisch Zuordnung der cpDNA zu einer Pappelart geeignet ist. Die Analyse-Ergebnisse von Heinze (1998) am Genort trnDT in Pappeln wurden als Referenz genutzt, um bei der Interpretation der Fragmentlängen-Ergebnisse mögliche methodisch bedingte Fragmentlängenunterschiede zur klassischen Gelelektrophorese zu beachten. Es erfolgte mit Hilfe des Blattform-Phänotyps eine grobe Unterscheidung von P.-nigra- bzw. P.-deltoides-artigen Pappeln sowie Arten mit anderen Blattformen. Am cpDNA Genort trnDT wurden Fragmentlängen verzeichnet, die 2 von Heinze (1998) beschriebenen Varianten oder einem 3. Genotyp zuzuordnen waren. Dieser 3. Genotyp weist eine zu den 2 anderen intermediäre Fragmentlänge auf. Vermutlich sind diese ca. 1.065 bp langen Fragmente den Balsam-Pappeln zuzuordnen. Das P.-nigra-spezifische Fragment kam am häufigsten vor. Die phänotypisch Aigeiros-artige Verjüngung trug vorwiegend ein P.-nigra-spezifisches Markerfragment am Genort trnDT. Die Samenwolke, die die Verjüngung hervorbrachte, basierte vorwiegend auf Diasporen der Art P. nigra oder intra-spezifischen Hybriden. Daneben hat die Sekt. Tacamahaca zur Samenwolke beigetragen. Die Ergebnisse legen einen von nicht-heimischen Pappeln oder Hybriden ausgehenden Genfluss in Deutschland nahe.

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Meyer, Matthias / Zacharias, Melanie / Morgenstern, Kristin / et al: Variable genotypes at the cpDNA marker locus trnDT in spontaneous rejuvenation of the species complex around the European black poplar (Populus nigra L.) and its relatives collected in Germany. 2018.

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