Anton M.M. van Haperen, Annelies Z. Pustjens, Hans Peter Koelewijn & Janny L. Peters262
Inleiding
De volgende paragrafen gaan over de vraag wat de invloed is van de fragmentatie van het duin- en kustlandschap van Zuidwest-Neder- land op het populatienetwerk van Briza media en Anacamptis mo- rio, twee zeldzame plantensoorten van de vochtige schraallanden. Deze soorten hebben een vergelijkbare standplaats en komen vaak samen voor, maar zij verschillen sterk in leefwijze en voortplanting- strategie. Briza media is een kruisbestuivende grassoort met relatief grote, stevig in kafjes verpakte zaden die voor hun verspreiding over grotere afstand waarschijnlijk van mensen of dieren afhankelijk zijn. Anacamptis morio is een orchideeënsoort die zichzelf kan bestuiven. Zij heeft stoffijn zaad en is als windverspreider in staat om op eigen kracht verder weg gelegen nieuwe gebieden te koloniseren. Beide soorten zijn in de afgelopen halve eeuw - zowel landelijk als regio- naal - sterk afgenomen. In Zuidwest-Nederland komen zij nu vooral voor in de gebufferde binnenduingraslanden van Schouwen en Goeree. Anacamptis morio groeit ook op de drooggevallen gronden in en rond de afgesloten Deltawateren. Beide soorten hebben op de Zeeuwse en Zuid-Hollandse Eilanden te maken met fragmentatie op verschillende schaalniveaus. Allereerst is er de geografische opde- ling van het kustgebied in verschillende eilanden die van elkaar worden gescheiden door (voormalige) zeegaten van meerdere kilo- meters breed. Daarnaast is er een fragmentatie op gebiedsniveau. De natuurgebieden, waarin beide soorten voorkomen, worden van elkaar gescheiden door andere vormen van ruimtegebruik. Voor- beelden zijn de Westduinen en de Middelduinen op Goeree en de Vroongronden en de Zoute Haard op Schouwen. Deze gebieden bevinden zich op een afstand van meerdere honderden meters tot enkele kilometers van elkaar en zijn van elkaar gescheiden door landbouwgrond en woon- en recreatiebebouwing. Een derde niveau van fragmentatie doet zich voor in de landschapsstructuur van de afzonderlijke natuurgebieden zelf. De deelpopulaties van beide soorten zijn in deze natuurgebieden sterk gebonden aan gebufferde standplaatsen. Deze komen vaak versnipperd voor. Zij bevinden zich meestal in smalle zones langs valleien en in lage gedeelten van oude graslandpercelen (hoofdstuk 7). Deze zones en plekken wor- den van elkaar gescheiden door nattere of drogere delen met een lagere zuurgraad, waar beide soorten niet kunnen groeien.
De vraag is hoe de populatienetwerken van Briza media en Anacamptis morio in dit gefragmenteerde kustlandschap functio- neren. Vormen zij voor beide soorten een samenhangend netwerk 262 De genetische en statistische analyses, die aan dit hoofdstuk ten grondslag liggen,
zijn verricht door A.Z. Pustjens (Stichting Bargerveen/Institute for Wetland & Water Research, RU Nijmegen) onder leiding van Dr. J.L. Peters (Institute for Wetland & Water Research, RU Nijmegen) en Dr. H.P. Koelewijn (Alterra/Wageningen Universiteit).
of zijn de deelpopulaties veel meer gescheiden? Neemt in kleinere populaties de genetische variabiliteit af en komt hier inteelt voor, waardoor we misschien moeten vrezen voor de instandhouding van een deel van de populaties? Om in deze problematiek een beter inzicht te krijgen wordt in dit hoofdstuk een antwoord gezocht op volgende specifieke vragen:
Wat is de huidige en historische verspreiding van beide soorten •
en hoe hebben de populaties zich in de afgelopen eeuw ontwik- keld?
Wat is de genetische verwantschap tussen (deel)populaties op •
de verschillende schaalniveaus en wat zegt dit over de structuur van het populatienetwerk?
Wat is de genetische variabiliteit van de verschillende (deel-) •
populaties en zijn er aanwijzingen voor inteelt of ‘genetic drift’, vooral op het laagste fragmentatieniveau?
Wat is de (mogelijke) invloed van de mens op het functioneren •
van de populatienetwerken? Is deze veranderd en kan de po- pulatiegenetische structuur van beide soorten wellicht zodanig worden versterkt, dat het behoud van de (deel)populaties beter gegarandeerd is?
Materiaal en methoden
Monstername en monsterlocaties
In het voorjaar en de zomer van 2005 en 2006 is van de belang- rijkste populaties van Briza media en Anacamptis morio in het studiegebied levend materiaal verzameld voor een DNA-analyse. In iedere populatie is van circa 25 verschillende planten een kleine hoeveelheid jong blad (circa 1 cm2) verzameld. Dit materiaal is steeds onmiddellijk gekoeld met behulp van koelelementen (circa 4oC) en aan het einde van de dag diepgevroren (-20 o C). Later is het op droogijs (-80 o C) naar het laboratorium vervoerd en daar opgeslagen tot het moment van DNA-extractie. Figuur 30 en tabel 16a en b geven een overzicht van de bemonsterde populaties. Deze kunnen naar verschillende ruimtelijk schaalniveaus worden gegroepeerd:
eilandniveau (bijvoorbeeld Walcheren, Schouwen, Goeree, •
Voorne)
gebiedniveau per eiland (bijvoorbeeld Goeree: Middelduinen, •
Westduinen, Vuurtorenvallei, Preekhilpolder)
binnen één gebied naar locaties die ruimtelijk van elkaar ge- •
scheiden zijn door een zone waar de soort ontbreekt (bijvoor- beeld Schouwen: Vroongronden-1 en Vroongronden-2) Bij de analyse van Briza media bleek dat in enkele monsters ge- netisch identieke individuen voorkwamen. Waarschijnlijk gaat het hier om verschillende planten die door vegetatieve vermeerdering uit één moederplant zijn ontstaan. Van deze klonale individuen is steeds slechts één plant in de analyses betrokken. Dit leidde in het geval van populatie VH tot monsters met een beperkt aantal indivi- duen. Daarom zijn hier de individuen van twee deelpopulaties, die circa 250 meter van elkaar verwijderd lagen, bij elkaar gevoegd en als één populatie behandeld.
DNA-analyse
De genetische variatie binnen en tussen monsterplekken is geana- lyseerd met behulp van de zogenaamde AFLP-techniek.263 Deze techniek is niet soortspecifiek en wordt daarom vaak gebruikt om een eerste indruk te krijgen van de genetische variatie in verschil- 263 Vos et al. (1995).
lende populaties van een soort. Het nadeel van de techniek is dat alleen de aan- of afwezigheid van een merker (bandje op de gel, zie hierna) kan worden gescoord. De AFLP-techniek is gebaseerd op dominante merkers, waardoor heterozygote individuen niet detecteerbaar zijn. Wel kunnen, op basis van een geringe hoeveel- heid DNA, nauw verwante individuen van een soort of een popula- tie worden vergeleken. De analyse omvat de volgende stappen:
Na te zijn geëxtraheerd wordt het DNA met de restrictie-enzy- •
men EcoRI en MseI in stukken geknipt, waarna aan de uiteinden van ieder segment specifieke adaptermoleculen worden gekop- peld.264
Vervolgens worden de opgeknipte segmenten met hun adapter- •
moleculen een aantal malen vermenigvuldigd op basis van een zogenaamde PCR (Polymerase Chain Reaction).
In de daarop volgende stap worden de fragmenten nogmaals •
vermenigvuldigd, waarbij een van de adapterspecifieke primers gelabeld is. In beide soorten is daarbij gebruik gemaakt van drie primercombinaties.265
De aldus gelabelde segmenten worden met behulp van electro- •
forese over een gel geleid, waarbij zij worden gescheiden en er op de gel bandjes ontstaan, die representatief zijn voor in het DNA aanwezige erfelijk materiaal.
Door het aantal en de positie van de bandjes te vergelijken kan •
een beeld worden verkregen van de mate van verwantschap van de onderzochte individuen en de genetische variabiliteit binnen de populatie.
Data-analyse
Alleen bandjes die in alle gevallen duidelijk herkenbaar waren zijn geteld. Verder is de analyse beperkt tot bandjes met een frequentie < 1-(3/N), zoals aanbevolen door Lynch en Milligan.266 Individuen die met een of meer primercombinaties slechte resultaten gaven, zijn niet in de berekeningen betrokken. Dat geldt ook voor indivi- duen die voor alle beoordeelde loci identiek bleken aan een eerder geteld individu. Om de genetische variatie en differentiatie van de populaties en deelpopulaties te beschrijven is gebruik gemaakt van het programma GENALEX6.267
Omdat de AFLP-techniek is gebaseerd op dominante mer- kers, waardoor minder specifieke informatie wordt verkregen, moe- ten voor het schatten van populatiegenetische parameters aanna- mes worden gemaakt. Om de genetische variatie te karakteriseren zijn de volgende parameters berekend:268
Het percentage bandjes dat variatie vertoont (polymorfe band- •
jes) in een (deel)populatie als maat voor de genetische variatie (% P). Het percentage is steeds berekend in verhouding tot het totale aantal polymorfe bandjes in alle populaties samen. Gemiddelde heterozygotie (He). Dit is een standaardmaat voor •
het vergelijken van genetische diversiteit in populaties. Bij dominante merkers kan alleen een schatting worden verkregen onder de aanname dat de populaties in Hardy-Weinberg even- 264 Voor Briza media is gebruik gemaakt van de volgende adapters EcoRI+A en MseI+AA,
voor Anacamptis morio van EcoRI+A en MseI+CA.
265 De volgende primercombinaties zijn gebruikt: EcoRI+ACC en MseI+ resp. AATC, AATA en AATG (Briza media); EcoRI+ACC en MseI+ resp. CACC, CACT en CAGA (Anacamptis morio). 266 Lynch & Milligan (1994).
267 Peakal & Smouse (2006).
268 Naast AFLP zijn er nog enkele andere op dominante merkers gebaseerde analyse- technieken (RAPD, ISSR). Nybom (2004) bespreekt deze en vergelijkt de daaraan gerelateerde populatiegenetische parameters. Uit haar review blijkt dat de parameters van deze verschillende technieken veel overeenkomst vertonen en dat de verkregen resultaten daarom onderling vergeleken mogen worden.
VS WF G M G P SH SD SV G W G V VH VP G rH