Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-2877
Authors: Steffen, Simone
Title: Evolution von Miniaturisierung in arktisch-alpinen Lebensräumen in Petasites Mill., Endocellion Turcz. ex Herder, Homogyne Cass. und Tussilago L. (Asteraceae) sowie Soldanella L. (Primulaceae)
Online publication date: 22-Sep-2014
Year of first publication: 2014
Language: german
Abstract: Hintergrund: Miniaturisierung ist ein häufig beobachtetes Phänomen bei Pflanzen in arktisch-alpinen Lebensräumen und wird als Anpassung an niedrige Jahresmitteltemperaturen und eine kurze Vegetationsperiode interpretiert. Ziele: In der vorliegenden Arbeit wird im Petasites-Clade (Petasites Mill., Endocellion Turcz. ex Herder, Homogyne Cass., Tussilago L.; Asteraceae) und in Soldanella (Primulaceae) die Evolution der Miniaturisierung arktisch-alpiner Arten untersucht. Zudem wird innerhalb von Homogyne untersucht, ob unterschiedliche edaphische Präferenz von H. alpina (variabel) und H. discolor (kalkliebend) genetisch fixiert ist. rnMethoden: Molekulare Phylogenien des Petasites-Clades und von Soldanella wurden mit nukleären und plastidären Markern erstellt, und mit den in den Alpen vorkommenden Soldanella-Arten wurde zudem eine Fingerprint-Studie (AFLPs) gemacht. Zur Datierung der Diversifizierungsereignisse im Petasites-Clade diente eine molekulare Uhr, und die Evolution von Miniaturisierung wurde rekonstruiert. Mit H. alpina und H. discolor wurde ein vergleichendes Kulturexperiment durchgeführt.rnErgebnisse: Miniaturisierung entstand mehrere Male unabhängig voneinander in den arktisch-alpinen Vertretern des Petasites-Clade, aber nicht alle arktisch-alpinen Arten sind klein. Das Alter der arktisch-alpinen Arten deutet darauf hin, dass diese Taxa ihren Ursprung in der arkto-tertiären Flora haben. In Soldanella sind reduzierte Blütenmorphologie sowie Kleinwüchsigkeit der beiden alpinen Arten zweimal parallel entstanden. Homogyne alpina und H. discolor zeigen keine edaphischen Unterschiede hinsichtlich des Keimverhaltens, aber in Kultur zeigt sich, dass die Präferenz von H. discolor für Kalk wahrscheinlich genetisch fixiert ist.rnSchlussfolgerungen: Miniaturisierung von Pflanzen in größerer Höhe und höherer geographischer Breite kann in der Regel beobachtet werden. Allerdings kann die Evolution arktisch-alpiner Arten auch durch Faktoren wie Nährstoffverfügbarkeit, Konkurrenz und Störung beeinflusst werden, die dem Effekt der Temperatur entgegenwirken, so dass nicht alle Pflanzen in arktisch-alpinen Habitaten klein sind. Blütenmorphologische Reduktion in Soldanella kann als Anpassung an einen höheren Grad an Selbstbestäubung interpretiert werden, um eine geringere Bestäuberaktivität im alpinen Lebensraum zu kompensieren.
Background: Miniaturization of plant size is a phenomenon well-known from arctic and alpine habitats and has been interpreted as an adaptation to low mean annual temperature and short vegetation period.rnAims: This study investigates the evolution of miniaturization in arctic-alpine representatives of the Petasites-clade (Petasites Mill., Endocellion Turcz. ex Herder, Homogyne Cass., Tussilago L.; Asteraceae) and in Soldanella (Primulaceae). Furthermore, it is tested if different edaphic preferences in H. alpina (variable) and H. discolor (calcicole) are genetically fixed. rnMethods: For the Petasites-clade and for Soldanella molecular phylogenies based on nuclear and chloroplast markers were reconstructed. An additional fingerprint study (AFLPs) was conducted for the alpine Soldanella species. To date diversification in the Petasites-clade, a molecular clock approach was used, and the evolution of miniaturization was reconstructed. A common garden trial was conducted with H. alpina and H. discolor.rnResults: Miniaturization evolved several times in parallel in the arctic-alpine representatives of the Petasites-clade, but not all arctic-alpine species are dwarfs. The age of the arctic-alpine taxa indicates that these species originated from the Arcto-tertiary stock of todaysâ arctic and alpine flora. Reduced floral morphology and dwarfism of the two alpine Soldanella species evolved two times in parallel. Homogyne alpina and H. discolor do not display edaphic differences in their germination behaviour, but the cultivation experiment showed that the preference for calcareous substrate found in H. discolor is probably genetically fixed.rnConclusions: Miniaturization of plants with increasing altitude and latitude can be observed as a rule. However, factors like nutrient availability, competition and habitat disturbance can counteract the effect of temperature, so that not all plants found in arctic-alpine habitats are dwarfs. Reductions in floral morphology can be interpreted as an adaptation to increased levels of self-pollination to compensate for lower pollinator activities in alpine habitats.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-2877
URN: urn:nbn:de:hebis:77-38397
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 75 S.
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