Anatomische und molekulargenetische Untersuchungen an Schachtelhalmen (Equisetum)

Abstract

Das weltweite Vorkommen der Schachtelhalme (Equisetopsida) wird durch nur 15 rezente Arten in der einzigen Gattung Equisetum repräsentiert. Die sichere Ansprache der einzelnen Taxa ist allerdings wegen hoher Variabilität sowie dem Auftreten von Kreuzungen erschwert: Insgesamt sind bisher 18 Hybrid-Kombinationen bekannt. Als Differenzierungsmöglichkeiten werden mit der vorliegenden Arbeit Charakteristika des Spross-Querschnitts überprüft und die Anwendbarkeit von ‚ISSR-PCR‘-Mustern als zusätzlicher Merkmalskomplex evaluiert. Es werden die mitteleuropäischen Arten sowie schwerpunktmäßig verschiedene Populationen von vier in Südwestdeutschland vorkommenden Kreuzungen angesprochen.

Die Spross-Querschnitts-Merkmale, z. B. die Ausbildung des Festigungsgewebes, des Assimilationsparenchyms, der Interzellulargänge und der Zentralhöhle, variierten in Abhängigkeit der Sprosshöhe, insbesondere in der Untergattung Hippochaete. Als intermediär in einigen Charakteristika erwiesen sich die Kreuzungen E. × litorale und E. × trachyodon. Uneinheitlich dagegen neigten die Sprosse von E. × moorei (= E. hyemale × E. ramosissimum) mehr E. ramosissimum zu oder waren von E. hyemale kaum zu unterscheiden. E. ramosissimum zeigte extreme Variabilität. E. × meridionale ähnelte stark der Elternart E. variegatum. Insgesamt erwies sich der Spross-Querschnitt zur Differenzierung der Taxa aus der Untergattung Hippochaete als von untergeordneter Bedeutung, jedoch als sehr hilfreich im Falle des Subgenus Equisetum.

Die erzeugten ISSR-Bandenmuster waren in jedem Fall hoch charakteristisch für die jeweilige Art. Aus der Position hybridogener Taxa in der Cluster-Analyse lässt sich der Kreuzungscharakter bestätigen und die Elternarten können benannt werden. Das Verwenden unterschiedlicher ISSR-Primer entspricht dabei im Prinzip verschiedenen Blickrichtungen auf das Genom und führt damit jeweils zur Wiedergabe anderer Charakteristika der verschiedenen Kreuzungen. So war beispielsweise E. × litorale (= E. arvense × E. fluviatile) je nach verwendetem Primer entweder mehr der einen Elternart – E. arvense – oder mehr der anderen – E. fluviatile – zugeordnet. Die genetischen Ähnlichkeiten – basierend auf Ähnlichkeiten der Bandenmuster – deuten zudem daraufhin, dass manche Arten offenbar vegetative Reproduktion bevorzugen (z. B. E. arvense), während bei anderen Spezies sexuelle Reproduktion häufiger vorzukommen scheint (z. B. E. sylvaticum).