Biodiversiteit op genetisch niveau

Transcriptie

1 Biodiversiteit op genetisch niveau Bron: An Vanden Broeck Opleiding Biodiversiteit voor MER-deskundigen fauna & flora (dienst Mer /ANB / Inverde) Brussel,17 januari 2017

2 1. Biodiversiteit begint bij de genen 2. Duik in de populatiegenetica 3. Enkele gevalstudies 4. edna en DNA-barcoding 5. Raadpleegbare bronnen

3 Biodiversiteit begint bij de genen Genetische variatie niet rechtstreeks waarneembaar

4 Biodiversiteit begint bij de genen Biodiversiteit Genetische diversiteit Soortendiversiteit Diversiteit aan ecosystemen Bron:

5 Wat is genetische diversiteit? Genen = DNA DNA = opgebouwd uit slechts 4 baseparen: A, C, T en G Totaal aan DNA in een cel = genoom (bp: basenparen) Miljoenen combinaties mogelijk

6 Wat is genetische diversiteit? Verschil tussen individuen, populaties, soorten

7 Belang genetische diversiteit Barometer voor Aanpassingsvermogen Overlevingskansen Evolutiepotentieel van individuen, populaties en soorten

8 Hoe ontstaat genetische diversiteit? Komt tot stand door wisselwerking van mutaties en selectie (aanpassing)

9 Hoe ontstaat genetische diversiteit? Mutaties Selectie Adaptatie

10 Populatiegenetica bestudeert de genetische variatie binnen populaties en de verandering ervan in ruimte en tijd geeft inzicht in belangrijke processen 10

11 Een duik in de populatiegenetica Genenuitwisseling 11

12 Een duik in de populatiegenetica Selectie interactie tussen genenuitwisseling en aanpassing

13 Een duik in de populatiegenetica Flessenhals-effect Oorspronkelijke populatie Bottleneck Populatie na bottleneck 13

14 Populatiegenetica enkele begrippen Stichterseffect Genetische flessenhals Minder genetische variatie Andere samenstelling van variatie 14

15 herintroductie Een duik in de populatiegenetica Stichters- en flessenhalseffect Herintroducties: let op voor inteelt Nederlands Limburg, fokprogramma met slechts 15 diertjes (1999) 15

16 Een duik in de populatiegenetica Inteelt Meer homozygoten Minder genetische variatie Meer kans op ziektes: inteeltdepressie homozygoot

17 Aantal eieren die niet uitkomen Een duik in de populatiegenetica Inteeltdepressie verminderde reproductie bij koolmees na inteelt Inteeltcoëfficient F IS Van Noordwijk & Scharloo

18 Een duik in de populatiegenetica Genetische drift Verdwijnen door toeval Vooral effect in kleine populaties Andere samenstelling van variatie 18

19 Een duik in de populatiegenetica Extinctiespiraal Habitatfragmentatie Habitatdegradatie Overexploitatie exoten geïsoleerde, kleine populaties pollutie Verlies aan genetische variatie Inteelt inteeltdepressie Extinctiespiraal Verminderd aanpassingsvermogen Dalende effectieve populatiegrootte Externe Omgevingsfactoren demografische, klimaat Catastrofes, ziektes,

20 Een duik in de populatiegenetica Metapopulatie Verbonden deelpopulaties Genenuitwisseling door migratie Grotere effectieve populatie 20

21 Een duik in de populatiegenetica Verbreiding één grote of vele (verbonden) kleine populaties? Kommavlinder (Hesperia comma) in UK (naar Thomas and Jones, J. of Animal Ecology, 1993) Dispersie in een gefragmenteerd landschap Er is veel geschikt leefgebied maar de dieren raken er niet; te kleine populaties en te sterk geïsoleerd (> 8 km) Dit komt niet vanzelf goed

22 Een duik in de populatiegenetica Ecologische verbindingen zinvol voor grote populaties klein en gefragmenteerd: vergroten ipv verbinden

23 Een duik in de populatiegenetica Hoe groot is groot genoeg? Conventionele vs. Genetische criteria Populatieschattingen Conventioneel (Nc) Census populatiegrootte (Nc) Populatieschattingen genetische criteria (Ne) Effectieve populatiegrootte (Ne*) = indirect criterium voor vitaliteit en aanpassingsvermogen Jaarlijkse tellingen Steekproef & analyse om de 1 à 2 generaties Momentopname Momentopname + trend (recente bottlenecks/expansies) Locaties, leefgebieden Populaties en (meta)populaties Schatten noodzakelijk leefgebied 23

24 Proportie genetische variatie Een duik in de populatiegenetica Effectieve populatiegrootte; Ne grootte van genenpoel snelheid waarmee genetische drift (toeval) de genetische variatie doet dalen Ne << Nc (Ne =~ Nc / 10) Aantal generaties 24

25 Een duik in de populatiegenetica Hoe groot is groot genoeg? Boomkikker (Hyla arborea) N e,95 = 244 Zwin Ne ~ Merkske Mariahof Ne ~ Zegge Ne ~ 5-10 Wijvenheide Ne ~ >400 Maasmechelen Ne ~ Dautenweyers Ne ~ Ruwe schattingen Ne voor boomkikkerpopulaties Joachim Mergeay

26 Populatiegenetisch onderzoek Inzicht in Ne en genetische processen via genetisch onderzoek Rugstreeppad Hoe is het gesteld met onze populaties? Zijn ze verbonden? Welke bronpopulatie voor herintroductie Zwinstreek? DNA-analyse via 10 microsatellietmerkers Cox et al Toestand van de Vlaamse rugstreeppadppopulaties op basis van 26 genetische criteria INBO.R

27 Floris Verhaeghe Hans De Blauwe Staalnamelocaties Cox et al. 2015, INBO.R

28 Populatiestructuur veel geïsoleerde populaties BAPS clustering rekening houdend met spatiale ligging Cox et al. 2015, INBO.R

29 Genenuitwisseling via verbreiding Westhoek metapopulatie Schelde -Linkeroever metapopulatie 10 km Westhoek Oosthoek Mechelse heide Cox et al. 2015, INBO.R

30 Genetische diversiteit Klein Schietveld: ondanks groot leefgebied! Landen: klein, geïsoleerd Noordduinen-Oosthoek: klein, geïsoleerd Krekelenberg: klein, geïsoleerd Oude Groeve: klein, beetje genenuitwisseling Nieuwe Groeve: klein, flessenhalseffect Kikbeekbron: hoge diversiteit, weinig gene flow Overige (deel)populaties Schelde - Linkeroever (Haasop, Grimaldi en Blikken) ; in zeer goede toestand. Connectiviteit behouden! Cox et al. 2015, INBO.R

31

32 Gentiaanblauwtje Population ID N Ne^ 95% CIs FO Infinite GS Infinite MA Infinite PA HA ZW Infinite AWB DW DW Infinite DW HV Infinite HV

33 Wat / hoe (e)dna-barcoding Rein Brys

34 DNA barcoding: Identificatie van soorten Moeilijk waarneembaar vleermuizen Rein Brys

35 DNA barcoding: Identificatie van soorten Moeilijk waarneembaar vleermuizen wie slaapt hier? Rein Brys

36 DNA barcoding: Identificatie van soorten Moeilijk waarneembaar vleermuizen accurate identificatie Nimfvleermuis Gewone grootoorvleermuis Grijze grootoorvleermuis Huisspitsmuis Rein Brys

37 edna edna is overal Lucht Ijs/permafrost Land Rivieren / meren Zeeën / sedimenten Rein Brys

38 Bepaling soortenrijkdom - Soortenrijke of moeilijk toegankelijke biotopen, - Complexe soortengroepen Op basis van metabarcoding

39 Raadpleegbare bronnen INBO rapporten oa in nieuwe versie LSVI-rapport INBO adviezen Vulgariserende publicaties (Natuurpunt.focus, levende natuur, ) Wetenschappelijke publicaties 39

40 EINDE 40