Authors:	Teege, Patrick Klaus
Title:	Entstehung und Diversifizierung der mittel- und westeuropäischen Salicornia-Arten
Online publication date:	22-Sep-2009
Year of first publication:	2009
Language:	german
Abstract:	HintergrundrnDie hygrohalophytische Gattung Salicornia ist in Mittel- und Westeuropa durch vier nah verwandte, sympatrisch vorkommende Arten vertreten. Es handelt sich um die zwei tetraploiden Arten S. procumbens und S. stricta und die diploiden Arten S. europaea und S. ramosissima. Morphologisch lassen sich die Arten zwar nur schwer voneinander unterscheiden, die morphologische Variation ist aber wiederum so hoch, dass mehrere distinkte Arten/Morphotypen unterschieden werden können. Bezüglich ihrer Verteilung im hochdynamischen Lebensraum Salzwiese findet man die verschiedenen Arten/Morphotypen in überlappenden Bereichen des Habitats. Ihr relativ vorhersagbares Auftreten entlang eines ökologischen Gradienten innerhalb ihres Lebensraumes scheint jedoch für eine ökologische Differenzierung der verschiedenen Arten/Morphotypen zu sprechen. Aufgrund des sympatrischen Vorkommens der scheinbar ökologisch und morphologisch differenzierten Morphotypen stellt sich die Frage, durch welche Prozesse diese entstanden sein könnten (genetische und ökologische Differenzierung) aber auch welche Prozesse die dauerhafte Koexistenz der Arten (reproduktive Isolationsmechanismen) aufrechterhalten.rnZielsetzungrnZiel dieser Arbeit war es, die Entstehung und Diversifizierung der mittel- und westeuropäischen Salicornia-Arten anhand von molekulargenetischen, ökologischen und reproduktionsbiologischen Methoden zu untersuchen.rnMethodenrnAnhand einer AFLP-Fragmentanalyse mit 89 Herkünften aus Großbritannien, Frankreich und Deutschland wurden molekulare Phylogenien erstellt sowie eine Hauptkomponenten- und Clusteranalyse durchgeführt. Um die ökologische Differenzierung und phänotypische Plastizität der vier Arten/Morphotypen zu untersuchen wurde ein reziprokes Transplantationsexperiment durchgeführt. Um die reproduktiven Isolationsmechanismen der Arten/Morphotypen zu untersuchen, wurden verschiedene Beobachtungen und Experimente durchgeführt.rnErgebnissernDie molekularen Analysen konnten zwar die beiden Artengruppen (Ploidiestufen) trennen, lieferten aber innerhalb dieser weder ein taxonomisches noch ein geographisches Signal. Akzessionen mit identischer Morphologie aus der gleichen Population verteilten sich in den Analysen in verschiedene genetische Cluster. Identische Morphotypen aus verschiedenen geographischen Regionen gruppieren teilweise zusammen. Das Transplantationsexperiment zeigte für die beiden tetraploiden Arten S. procumbens und S. stricta eine deutliche ökologische Differenzierung, bei S. procumbens in Form von verminderter Fitness und einer beschleunigten Phänologie, bei S. stricta nur in Form einer veränderten Phänologie. Bezüglich der Plastizität zeigten beide tetraploiden Arten eine konstante Morphologie. Die beiden diploiden Taxa S. europaea und S. ramosissima zeigten weder eine klare ökologische Differenzierung noch eine konstante Morphologie. Bezüglich der Reproduktionsbiologie konnte bestätigt werden, dass Selbstung bei allen Taxa der hauptsächliche Reproduktionsmodus ist. Bei den tetraploiden Taxa zeigte sich zwar ein geringes Maß an Fremdbefruchtung, bei den diploiden Taxa führen dagegen morphologische Besonderheiten zu hochgradiger Selbstung.rnRésumérnDie in Mittel- und Westeuropa vorkommenden Salicornia-Arten stellen keine evolutionären Einheiten dar. Die beiden tetraploiden Taxa sollten auf Grund ihrer parallelen Entstehung und ökologischen Differenzierung als Ökotypen angesprochen werden. Beide Ökotypen weisen ein hohes Ausbreitungspotential aus und persistieren als Inzuchtlinien mit geringem Anteil an Fremdbestäubung. Die diploiden Taxa sind weder ökologisch differenziert noch morphologisch stabil und sollten deshalb als nur ein morphologisch sehr variables, aus zahlreichen weitverbreiteten Inzuchtlinien bestehendes Taxon angesehen werden. BackgroundrnIn middle and west Europe the hygrophalophytic genus Salicornia consists of four closely related species occurring in symaptry. Namely these are the two tetraploid species Salicornia procumbens and S. stricta and the diploid taxa S. europaea and S. ramosissima. Morphological distinction between the taxa is very difficult but variation is still so high that different taxa can be separated. Although their predictable occurrence in a highly dynamic habitat is induced by ecological gradients, the distribution areas of the different species/ morphotypes do overlap. This implies a strong ecological differentiation of the different taxa. Due to the sympatric occurrence of these ecologically and morphologically differentiated species the questions arise which processes might have driven their differentiation (ecologically and genetically) and which factors sustain their enduring coexistence (reproductive isolation mechanisms).rnAimrnAim of this work was to investigate the origin and diversification of the middle and west European Salicornia species by the use of molecular, ecological and reproductive techniques.rnMethodsrnAn AFLP data set containing 89 accessions from Germany, France and Great Britain was used to resolve the molecular phylogeny. Additionally a PCO and a cluster analysis with the same data where conducted. To explore the ecological differentiation and the presumable phenotypic plasticity of the four taxa a reciprocal transplantation experiment was carried out. For the analysis of the reproductive biology of the species observation and experiments where made.rnResultsrnThe molecular data could separate the taxa corresponding to their loidy. Within the ploidy neither a taxonomic nor a geographical signal was found. Accessions with identical morphology from the same population did not form a genetic cluster and morphotypes from different localities partly clustered together instead of being paraphyletic. The transplantation experiment showed a strong ecological differentiation for the two tetraploid taxa S. procumbens and S. stricta. S. procumbens showed a decreased fitness and an acceleration of the phenology whereas S. stricta only showed an effect in phenology. Concerning the morphology both taxa where stable. The two diploid taxa S. europaea and S. ramosissima neither showed a clear ecological differentiation nor a constant morphology. Because of a specialised morphology selfing is the dominant mode of reproduction in all analysed taxa. The tetraploid taxa however show a small amount of outcrossing where as the diploid nearly exclusively are cleistogamous.rnRésumérnThe Salicornia taxa occuring in middle and west Europe do not represent evolutionary units. Due to their parallel evolution and strong ecological differentiation the tetraploid taxa should be treated as ecotypes. Both ecotypes show a high ability for dispersal and prolong as strong selfers with very little outcrossing. The diploid taxa are neither ecologically differentiated nor morphologically stable and should be regarded as only one, morphologically quite variable taxon consisting of numerous well dispersed inbreeding lines.
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-4531
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-20951
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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