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Zeitschrift für Jagdwissenschaft

, Volume 40, Issue 3, pp 156–174 | Cite as

Genetische Variation und Differenzierung von drei geographisch isolierten Rotwildpopulationen (Cervus elaphus L.) in Niedersachsen

  • Th. Gehle
  • S. Herzog
Abhandlungen

Zusammenfassung

Leber- und Nierenproben von insgesamt 136 Rothirschen (Cervus elaphus) aus den drei geographisch isolierten niedersächsischen Populationen Harz (50 Tiere), Heide (50 Tiere) und Solling (36 Tiere) wurden zur Quantifizierung der genetischen Variation innerhalb und zwischen den Kollektiven mit Hilfe der Stärkegelektrophorese (STAGE) an den zwei ausgewählten Marker-Enzymsystemen Isocitrat-Dehydrogenase (DH) und Superoxid-Dismutase (SOD) untersucht. Für IDH konnte auf die genetische Kontrolle durch einen biallelen Majorpolymorphismus und für SOD durch einen biallelen Minorpolymorphismus geschlossen werden. Die genetische Analyse dreier bekannter Mutterfamilien widerlegte die genetischen Hypothesen nicht.

Es wird angenommen, daß die Rotwildpopulationen Harz, Heide und Solling genetisch aus einem Gesamtkollektiv stammen. Dafür sprechen die erst kurze Isolationsdauer, gemessen an den genetisch wirksamen Zeiträumen der Evolution, die Wildwechsel über Autobahnen und Flüsse sowie die Multilocus-Analyse der Verteilung des Heterozygotiegrades.

Der Vergleich reanalysierter allelischer Strukturen am Genlocus SOD zwischen westdeutschen, französischen, österreichischen und ungarischen Rotwildpopulationen (Herzog 1988,Hartl et al. 1990,Ströhlein et al. 1991) deutet sowohl auf eine klinale Abnahme des seltenen Allels von Norden nach Süden als auch auf eine entsprechende klinale Differenzierung innerhalb der Populationen hin. Für den GenlocusIDH ist wegen europaweit nahezu gleich häufiger Allelfrequenzen und dem vonPemberton et al. (1988) gefundenen Viabilitätsvorteil heterozygoter Kälber das Selektionsmodell der Überdominanz wahrscheinlich.

Die Variation der beobachteten Heterozygotenanteile, gemessen an der maximal kombinierbaren Anzahl Heterozygoter, bewegte sich in den drei niedersächsischen Populationen wie in den reanalysierten für jedes Enzymsystem analog zum jeweiligen genetischen Profil und zeigte eine auffällig hohe Übereinstimmung mit der Differenzierung innerhalb der Kollektive.

Für die Verteilung des Heterozygotiegrades der beobachteten genotypischen Multilocus-Strukturen wurde ein Assoziationsmodus zugunsten doppelt Homozygoter gefunden. So assoziieren in der Sollingpopulation alle maximal kombinierbaren doppelt Homozygoten (100%), den Trend zur doppelten Homozygotie zeigt ebenso deutlich das Heidekollektiv (80%), während die Harzpopulation nur etwa die Hälfte maximal kombinierbarer doppelt Homozygoter realisiert (54%). Inwieweit die Assoziation zugunsten der Homozygoten als erfolgreichere und damit adaptive Genotypkombination innerhalb der Reproduktionsgemeinschaften gelten kann, war mit Hilfe dieser Multilocus-Analyse nicht zu beurteilen.

Die genetischen Unterschiede zwischen den Populationen lagen mit Einzellocuswerten von maximal 15% in der vonHerzog (1988) gemessenen Größenordnung. Die gemessenen allelischen Abstände zwischen den niedersächsischen Kollektiven entsprechen dabei in etwa der geographischen Distanz. So sind die Harz- und Sollingpopulationen von der Heidepopulation genetisch weiter entfernt als die beiden Herkünfte untereinander. Die geringsten Abstände fanden sich innerhalb der südeuropäischen Herkünfte (1 bis 4%).

Genetic variation and differentiation of 3 geographically isolated populations of red deer (Cervus elaphus L.) in Lower Saxony

Summary

Liver and kidney samples from a total of 136 red deer from the 3 geographically isolated populations: Harz (50 animals), Heide (50 animals) and Solling (36 animals) were analyzed to quantify the genetic variations within and between the populations using starch gel electrophoresis (STAGE) of the two marker enzyme systems Isocitrate-Dehydrogenase (IDH) and Superoxide-Dismutase (SOD). For IDH a genetic control through a bi-allelic major polymorphism and for SOD through a bi-allelic minor polymorphism could be concluded. The genetic analysis of 3 known maternal families did not dispute the genetic hypotheses.

It is assumed that the 3 separate red deer populations originated from one and the same collective population. This assumption is supported by the short isolation time in reference to genetically effective evolutionary time periods, by the numbers of deer crossings across highways and rivers, and by the multi-locus analysis of the distribution of the degree of heterozygosity.

The comparison of re-analyzed allelic structures at the gene locus for SOD among West German, French, Austrian, and Hungarian red deer populations (Herzog 1988,Hartl et al. 1990,Strohlein et al. 1991) indicates a clinical decrease in this rare allele from north to south as well as a corresponding clinal differentiation within the populations. For the gene locus IDH the selection model of over-dominance is probable due to the uniform distribution of this allele frequency throughout Europe and due to the viability advantage of heterozygote calves discovered byPemberton et al. (1988).

The variations in the observed heterozygosity as compared to the maximally combinable number of heterozygotes for each enzyme system corresponds to the respective genetic profiles of the 3 populations investigated in Lower Saxony as well as the re-analyzed populations. A remarkably high correspondence with the differentiation within the collective was observed.

An association mode favouring double homozygotes was found for the distribution of the degree of heterozygosity of the observed genotypic multi-locus structures. In the Solling population all maximally combinable double homozygotes (100%) were associated. This trend was also shown by the Heide collective (80%), while the Harz population only showed 54% of the maximally combinable double homozygosity. To what extent this association in favour of homozygotes is the more successful and adaptive genotype combination within the reproductive communities could not be determined with this multi-locus analysis.

The genetic differences among the populations, individual locus values of maximally 15%, were within the range determined byHerzog (1988). The measured allelic distances between the populations in Lower Saxony corresponded roughly to the geographic distances between them. Hence, the Harz and Solling populations are genetically further from the Heide population and are genetically closer to each other. The least distances were observed within the south European provenances (1–4%).

Variation génétique et différenciation de trois populations de Cerf (Cervus elaphus L.) géographiquement isolées en Basse-Saxe

Résumé

Des échantillons de reins et de foie d'un ensemble de 136 cerfs (Cervus elaphus L.) issus de trois populations isolées de Basse-Saxe — Harz (n = 50), Heide (n = 50) et Solling (n = 36) — ont été analysés quant à leur variation génétique quantitative, au sein de ces groupes et entre ces groupes, par électrophorès sur gel (STAGE) et à l'aide de deux systèmes enzymatiques marqueurs, l'Isocitrate-déshydrogénase (IDH) et le Superoxyde-dismutase (SOD). Pour l'IDH, on put conclure à un contrôle génétique par un polymorphisme biallélique majeur et, pour le SOD, par un polymorphisme biallélique mineur. L'analyse génétique de trois familles maternelles connues ne contredit pas les hypothèses génétiques.

Il a été admis que les populations du Cerf du Harz, de Heide et de Solling étaient génétiquement issues d'une collectivité génétique commune. La courte durée de l'isolement initial, mesurée d'après les périodes actives de l'évolution, le franchissement des autoroutes et des fleuves par les animaux ainsi que l'analyse des multiloci quant à la distribution du degré d'hétérozygotie militent en faveur de cette hypothèse.

La comparaison de structures alléliques ré-analysées au niveau du locus génique SOD entre des populations de cerfs de l'Allemagne de l'Ouest, de la France, de l'Autriche et de la Hongrie (Herzog 1988,Hartl et al. 1990,Ströhlein et al. 1991) montre aussi bien une diminution clinale de l'allèle rare du Nord vers le Sud qu'une différenciation clinale au sein des populations. Pour le locus IDH, en raison de fréquences aliéiiques pratiquement parallèles dans toute l'Europe et de l'avantage, sur le plan de la viabilité, constaté parPemberton et al. (1968), des faons hétérozygotes, le modèle de sélection par sur-dominance est vraisemblable.

La variation des proportions d'hétérozygotes observées, mesurée par le nombre maximum d'hétérozygotes recombinables, oscillait dans les trois populations de Basse-Saxe ainsi que dans celles réanalysées pour chaque système enzymatique de façon analogue au profil génétique du moment et montrait une correspondance élevée avec la différenciation au sein des collectivités.

Pour la répartition du degré d'hétérozygotie des structures de multiloci génotypiques observées, un mode d'association en faveur de doubles homozygotes a été trouvée. Ainsi s'associent tous les homozygotes doubles les plus combinables (100%), la tendance à la double homozygotie se manifeste dans la collectivité de Heide (80%) tandisque la population du Harz ne réalise qu'environ la moitié du nombre maximum d'homozygotes doubles recombinables (54%). Au moyen de cette analyse multilocus, il ne fut pas possible d'apprécier dans quelle mesure l'association en faveur des homozygotes comme combinaison génotypique peut passer pour plus profitable et apparaître dès lors comme adaptative au sein des communautés appelées à se reproduire.

Avec des valeurs de loci individuels de maximum 15%, les différences génétiques entre les populations se situaient dans l'ordre de grandeur mesuré parHerzog (1988). A cet égard, les distances alléliques mesurées entre les collectivités de Basse-Saxe correspondent sensiblement à la distance géographique. Ainsi les populations du Harz et de Solling sont-elles génétiquement plus éloignées de celle de Heide que les deux origines l'une par rapport à l'autre. Les distances les plus faibles furent observées au sein des origines sud-européennes (1 à 4%).

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Copyright information

© Blackwell Wissenschafts-Verlag 1994

Authors and Affiliations

  • Th. Gehle
    • 1
  • S. Herzog
    • 1
  1. 1.Aus der Abteilung für Forstgenetik und Forstpflanzenzüchtung am Forstwissenschaftlichen Fachbereich der Universität GöttingenGöttingen

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