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Bestimmung genetischer Strukturen für ein genetisches Monitoring am Beispiel des Rothirsches (Cervus elaphus) in Mecklenburg-Vorpommern und Brandenburg

Determination of genetic structures for genetic monitoring — a case study of red deer (Cervus elaphus L.) in Mecklenburg-Western Pommerania and Brandenburg

Définition de structures génétiques pour un monitoring génétique en prenant pour exemple le Cerf (Cervus elaphus) dans le Mecklembourg-Poméranie occidentale et le Brandebourg

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Zusammenfassung

Nieren- und Lebergewebe von insgesamt 202 Tieren aus Rotwildgebieten nordöstlich und südwestlich der Trasse der neuen Ostseeautobahn A 20 in Mecklenburg-Vorpommern und dem nordöstlichen Brandenburg wurden mit Hilfe der Stärkegelelektrophorese an den drei bekannten Marker-GenortenIDH, SOD und6-PGD untersucht.

Erwartungsgemä\ werden die beiden IsoenzymeIDH undSOD durch jeweils einen biallelen Genort codiert. Wie aus früheren biochemisch-genetischen Untersuchungen an Rotwild bekannt ist, konnte auch in den beiden mitteldeutschen Stichproben für den GenortIDH ein typischer Majorpolymorphismus, fürSOD ein ausgeprägter Minorpolymorphismus beobachtet werden.

Das Enzym6-PGD zeigte unter allen Tieren keine Variation. Es wird durch das Allel6-PGD a codiert, welches im elektrischen Feld der anodalen Isoenzymvariante zugeordnet wird.

Mit einem mittleren genetischen Abstand von 11% an den beiden Marker-GenortenIDH undSOD unterscheidet sich die nordöstliche Stichprobe (N=110) von der südwestlichen (N=92) sowohl hinsichtlich ihrer allelischen und genotypischen Struktur als auch hinsichtlich ihrer Verteilung des Heterozygotiegrades über beide Genorte bereits vor dem Abschlu\ des Autobahnbaus signifikant voneinander.

Die beobachteten genetischen Strukturen zeigen an beiden Genorten gleicherma\en weder Homozygotenüberschüsse gegenüber der Hardy-Weinberg-Struktur, noch über beide Genorte (Multilocusbetrachtung) einen Trend zur bevorzugten Assoziation zur Homozygotie. Folglich gibt es keinen Anla\, als Grund für die gemessenen genetischen Unterschiede bevorzugte Paarungen unter Familienverbänden anzunehmen.

Ein Verlgeich der Häufigkeit des in Europaper se seltenen AllelsSOD a mit ermittelten Häufigkeiten dieses Allels aus Reanalysen vergleichbarer Untersuchungen (N=1499) widerlegt die für dieses Allel bislang vermutete klinale Variation von Norden nach Süden.

Aufgrund eines fehlenden Musters für die allelische Variation am GenortSOD unter mitteleuropäischem Rotwild wird die Wirkung der genetischen Drift als Ursache diskutiert. Wegen der vermuteten, effektiven Wirkung der genetischen Drift bleiben somit die Forderungen nach grö\eren, unzerschnittenen Lebensräumen für das Rotwild bestehen.

Summary

Liver and kidney tissues from a total of 202 red deer (Cervus elaphus L.) from two sampling sites northeast and southwest of the planned Baltic motorway in Mecklenburg-Western Pommerania and Brandenburg, Germany were analyzed using starch gel electrophoresis of the three well known marker gene lociIDH, SOD, and6-PGD.

As expected both isoenzymesIDH andSOD were respectively encoded through a bi-allelic gene locus. As shown in previous studies, a typical major polymorphism forIDH and a marked minor polymorphism forSOD were observed.

For all animals investigated the enzyme6-PGD a showed no genetic variation. It was encoded through allele6-PGD. This allele was assigned to the anodale isoenzyme variant in the electric field.

Even prior to the construction of the planned motorway the northeastern sample (N=110) differs significantly from the southwestern sample (N=92) in its allelic and genotypic structures as well as in the distribution of the degree of heterozygosity for both gene loci. We had expected to find homogenous genetic structures for both sampling sites at present. However, it was surprising that for both marker systemsIDH andSOD we found pairwise genetic distances of 11% between the northeast and southwest collectives.

At both gene loci the observed genetic struictures show neither a homozygotic surplus compared to the Hardy Weinberg Structure nor a trend toward a preferred homozygosity across both gene loci (multilocus point of view). Thus there is no reason to assume preferential mating among family groups.

A comparison of the frequency of the alleleSOD a seldom found in Europe per se with the determined frequencies of this allele in re-analyses of comparable investigations (N=1499) contradicts the presently assumed clinal north-south variation of this allele.

Due to the absence of a clear pattern for the allelic variation of the gene locusSOD among Central European red deer, the effect of genetic drift as a causal factor is discussed. The effect of genetic drift clearly supports the demand for large contiguous habitats for red deer.

Résumé

Les reins et des tissus de foie d'un ensemble de 202 animaux provenant de territoires à Cerf situés au Nord-Est et au Sud-Ouest du tracé de la nouvelle autoroute de la Baltique A20 dans le Mecklembourg-Poméranie occidentale et dans le Nord-Est du Brandebourg ont été analysés par électrophorèse au gel d'amidon sur les trois sites connus de marqueurs géniquesIDH, SOD et6-PGD.

Comme on pouvait s'y attendre, les deux isoenzymesIDH etSOD ont été codés chaque fois par un site génique bi-allélique. Comme observé lors de précédentes recherches biochimiques et génétiques chez le Cerf, on a pu également, dans les deux échantillons de l'Allemagne centrale, observer un polymorphisme majeur typique pour le site géniqueIDH et un polymorphisme mineur caractérisé pour leSOD.

Pour tous les animaux l'enzyme6-PGD ne révéla aucune variation. Il fut codé par l'allèle6-PGD a, lequel est attribué, dans le champ électrique, aux variantes anodiques de l'isoenzyme.

Avec une distance génétique médiane de 11% au niveau des deux sites des marqueurs géniquesIDH etSOD, l'échantillon du Nord-Est (n=110) se différencie significativement de celui du Sud-Ouest (n=92), aussi bien en ce qui concerne leur structure allélique et génotypique qu'en ce qui concerne leur répartition de degré d'hétérozygotie sur les deux sites géniques et ce, dès avant l'achèvement des travaux de construction de l'autoroute.

Les structures génétiques observées montrent, de faÇon analogue sur les deux sites géniques, ni un excédent d'homozygotes par rapport à la structure de Hardy-Weinberg, ni, sur les deux sites géniques (en considérant les multiloci), une tendance en faveur d'association préférentielle d'homozygotie. Il s'ensuit qu'il n'y a pas lieu, sur base des différeces génétiques mesurées, d'admettre des appariements préférentiels parmi des groupements familiaux.

Une comparaison de la fréquence en Europe de l'allèleSOD a, rare en soi, avec les fréquences de cet allèle telles qu'elles résultent de nouvelles analyses comparables (N=1499) contredit la variation clinale Nord-Sud que l'on présumait jusqu'à présent pour cet allèle.

Compte tenu d'un échantillon manquant pour la variation allélique sur le site géniqueSOD chez le Cerf d'Europe centrale, l'effet causal de la dérive génétique est discuté. En raison de l'effet présumé réel de la dérive génétique, la mise à disposition du Cerf d'espaces vitaux importants et non fragmentés reste une exigence à prendre en considération.

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Gehle, T., Herzog, S. Bestimmung genetischer Strukturen für ein genetisches Monitoring am Beispiel des Rothirsches (Cervus elaphus) in Mecklenburg-Vorpommern und Brandenburg. Zeitschrift für Jagdwissenschaft 49, 25–40 (2003). https://doi.org/10.1007/BF02192011

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