Authors:	Mering, Sabine von
Title:	Systematics, phylogeny and biogeography of Juncaginaceae
Online publication date:	17-Jan-2014
Year of first publication:	2014
Language:	english
Abstract:	I investigated the systematics, phylogeny and biogeographical history of Juncaginaceae, a small family of the early-diverging monocot order Alismatales which comprises about 30 species of annual and perennial herbs. A wide range of methods from classical taxonomy to molecular systematic and biogeographic approaches was used. rnrnIn Chapter 1, a phylogenetic analysis of the family and members of Alismatales was conducted to clarify the circumscription of Juncaginaceae and intrafamilial relationships. For the first time, all accepted genera and those associated with the family in the past were analysed together. Phylogenetic analysis of three molecular markers (rbcL, matK, and atpA) showed that Juncaginaceae are not monophyletic. As a consequence the family is re-circumscribed to exclude Maundia which is pro-posed to belong to a separate family Maundiaceae, reducing Juncaginaceae to include Tetroncium, Cycnogeton and Triglochin. Tetroncium is weakly supported as sister to the rest of the family. The reinstated Cycnogeton (formerly included in Triglochin) is highly supported as sister to Triglochin s.str. Lilaea is nested within Triglochin s. str. and highly supported as sister to the T. bulbosa complex. The results of the molecular analysis are discussed in combination with morphological characters, a key to the genera of the family is given, and several new combinations are made.rnrnIn Chapter 2, phylogenetic relationships in Triglochin were investigated. A species-level phylogeny was constructed based on molecular data obtained from nuclear (ITS, internal transcribed spacer) and chloroplast sequence data (psbA-trnH, matK). Based on the phylogeny of the group, divergence times were estimated and ancestral distribution areas reconstructed. The monophyly of Triglochin is confirmed and relationships between the major lineages of the genus were resolved. A clade comprising the Mediterranean/African T. bulbosa complex and the American T. scilloides (= Lilaea s.) is sister to the rest of the genus which contains two main clades. In the first, the widespread T. striata is sister to a clade comprising annual Triglochin species from Australia. The second clade comprises T. palustris as sister to the T. maritima complex, of which the latter is further divided into a Eurasian and an American subclade. Diversification in Triglochin began in the Miocene or Oligocene, and most disjunctions in Triglochin were dated to the Miocene. Taxonomic diversity in some clades is strongly linked to habitat shifts and can not be observed in old but ecologically invariable lineages such as the non-monophyletic T. maritima.rnrnChapter 3 is a collaborative revision of the Triglochin bulbosa complex, a monophyletic group from the Mediterranean region and Africa. One new species, Triglochin buchenaui, and two new subspecies, T. bulbosa subsp. calcicola and subsp. quarcicola, from South Africa were described. Furthermore, two taxa were elevated to species rank and two reinstated. Altogether, seven species and four subspecies are recognised. An identification key, detailed descriptions and accounts of the ecology and distribution of the taxa are provided. An IUCN conservation status is proposed for each taxon.rnrnChapter 4 deals with the monotypic Tetroncium from southern South America. Tetroncium magellanicum is the only dioecious species in the family. The taxonomic history of the species is described, type material is traced, and a lectotype for the name is designated. Based on an extensive study of herbarium specimens and literature, a detailed description of the species and notes on its ecology and conservation status are provided. A detailed map showing the known distribution area of T. magellanicum is presented. rnrnIn Chapter 5, the flower structure of the rare Australian endemic Maundia triglochinoides (Maundiaceae, see Chapter 1) was studied in a collaborative project. As the morphology of Maundia is poorly known and some characters were described differently in the literature, inflorescences, flowers and fruits were studied using serial mictrotome sections and scanning electron microscopy. The phylogenetic placement, affinities to other taxa, and the evolution of certain characters are discussed. As Maundia exhibits a mosaic of characters of other families of tepaloid core Alismatales, its segregation as a separate family seems plausible. Die Systematik, Phylogenie und Biogeographie der Juncaginaceae, einer kleinen Familie aus der Monokotylen-Ordnung Alismatales mit etwa 30 ein- oder mehrjährigen krautigen Arten wurde untersucht. Verschiedene Ansätze von der klassischen Revision bis hin zu molekularsystematischen und biogeographischen Methoden wurden genutzt.rnrnKapitel 1 beschreibt die Ergebnisse einer phylogenetischen Analyse der Familie und Vertreter der Alismatales, um die Abgrenzung der Juncaginaceae und Gattungsbeziehungen zu klären. Erstmals wurden alle akzeptierten Gattungen und in der Vergangenheit mit der Familie assoziierte Taxa gemeinsam analysiert. Die phylogenetische Analyse von drei molekularen Markern (rbcL, matK, und atpA) zeigt, dass die Juncaginaceae nicht monophyletisch sind. Die Familie wurde neu umschrieben: nach Ausgliederung von Maundia, die zur separaten Familie Maundiaceae gestellt wurde, umfassen die Juncaginaceae Tetroncium, Cycnogeton und Triglochin. Tetroncium ist Schwester zum Rest der Familie, allerdings nur mit schwacher Unterstützung. Cycnogeton wurde wieder in Gattungsrang erhoben (vorher in Triglochin eingeschlossen) und ist mit großer Unterstützung Schwester zu Triglochin s.str. Lilaea fällt in Triglochin s. str. und ist gut unterstützt als Schwester des T. bulbosa-Komplexes. Die Ergebnisse der molekularen Analysen werden zusammen mit morphologischen Merkmalen diskutiert. Außerdem werden ein Schlüssel zu den Gattungen der Familie vorgelegt sowie einige neue Kombinationen gemacht. rnrnIn Kapitel 2 werden die phylogenetischen Beziehungen innerhalb von Triglochin untersucht. Eine Phylogenie auf Artniveau wurde mit nukleären (ITS, internal transcribed spacer) und plastidären Sequenzdaten (psbA-trnH, matK) erstellt. Basierend auf der Phy-logenie wurden eine Altersbestimmung der Gruppe durchgeführt und die Ursprungsgebiete rekonstruiert. Die Monophylie von Triglochin wurde bestätigt und die Beziehungen zwischen den Hauptlinien der Gattung aufgeklärt. Eine Gruppe bestehend aus dem T. bulbosa-Komplex (Mittelmeer, Afrika) und der in Amerika verbreiteten T. scilloides (= Lilaea s.) ist Schwester zum Rest der Gattung, der aus zwei Hauptlinien besteht. In der ersten ist die weitverbreitete T. striata Schwester zu einer Gruppe australischer einjähriger Triglochin-Arten. In der zweiten Hauptlinie besteht ein Schwestergruppenverhältnis zwischen T. palustris und dem T. maritima-Komplex, wobei letzterer in eine eurasische und eine amerikanische Linie zerfällt. Diversifikation in Triglochin begann im Miozän oder Oligozän, die meisten Disjunktionen wurden in das Miozän datiert. Die taxonomische Diversität in einigen Gruppen ist stark mit Habitatwechseln verknüpft. Viel geringere taxonomische Diversität wurde in alten aber ökologisch weniger variablen Linien wie der nicht monophyletischen T. maritima beobachtet. rnrnKapitel 3 ist eine gemeinschaftliche Revision des Triglochin bulbosa-Komplexes, einer monophyletischen Gruppe aus dem Mittelmeergebiet und Afrika. Aus Südafrika wurden eine neue Art, Triglochin buchenaui, und zwei neue Unterarten, T. bulbosa subspp. calcicola und quarcicola, beschrieben. Außerdem wurden zwei Taxa in den Artrang erhoben und zwei weitere wieder als Arten bestätigt. Insgesamt werden sieben Arten und vier Unterarten anerkannt. Ein Bestimmungsschlüssel, detaillierte Beschreibungen und Angaben zur Ökologie und Verbreitung der Taxa werden präsentiert. Ein Gefährdungsstatus nach IUCN-Kriterien wird für alle Taxa vorgeschlagen. rnrnIn Kapitel 4 wird die monotypische Gattung Tetroncium aus dem südlichen Südamerika untersucht. Tetroncium magellanicum ist die einzige diözische Art der Familie. Die taxonomische Geschichte der Art wird beschrieben, Typusmaterial ausfindig gemacht und ein Lectotypus für den Namen designiert. Basierend auf Bearbeitungen von Herbarmaterial sowie Literaturangaben werden die Art detailliert beschrieben und Angaben zur Ökologie und dem Gefährdungsstand gemacht. Eine Punktverbreitungskarte zeigt das bekannte Areal von T. magellanicum. rnrnIn Kapitel 5 wird die Blütenmorphologie von Maundia triglochinoides (Maundiaceae, siehe Kapitel 1) in einem Gemeinschaftsprojekt untersucht. Infloreszenzen, Blüten und Früchte wurden mittels Serienschnitten und Rasterelektronenmikroskopie analysiert, um widersprüchliche Literaturangaben zu klären. Die Beziehungen zu anderen Taxa und die Evolution ausgewählter Merkmale werden diskutiert. Da Maundia Merkmale verschiedener Familien der tepaloiden Kern-Alismatales vereint, erscheint eine Abgrenzung als separate Familie plausibel.
DDC:	580 Pflanzen (Botanik) 580 Botanical sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3667
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-36252
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	191 S.
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