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Postzygotic isolation in the polyploid complexof a high mountain plant (Senecio carniolicus, Asteraceae)

Birgit Maria Weis

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Gerald M. Schneeweiss

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DOI

10.25365/thesis.12572

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29130.04200.430661-8

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Senecio carniolicus Willd is a common, abundant high mountain plant of the Eastern Alps and Carpathians that forms a polyploid complex with three main cytotypes (diploid, tetraploid and hexaploid). Recent sampling of individuals over the whole Eastern Alpine range showed that despite a large number of mixed populations odd-ploidy individuals are largely missing. Prezygotic isolation, although certainly existent, does not suffice to explain this absence, thus a germination experiment using seeds from artificial crossings was designed to uncover the nature and strength of the postulated postzygotic reproductive barriers. Crossing success of all inter-cytotype combinations, but especially for tetraploid-hexaploid ones, was unexpectedly high. Analysed over the whole observation period (until formation of the primary leaf), there were slight disadvantages for inter-ploidy hybrids compared to cytotype-uniform crossings - neither in terms of developmental speed, nor in terms of survival rates. Furthermore, our results suggest that for Senecio carniolicus inter-cytotype hybrids imbalances in genomic imprinting of the endosperm (caused by altered ratios of maternal and paternal genomes contributing to its formation) are the prevailing reason for selective mortality. Seedlings from crossings between tetraploid and hexaploid plants, which are the most common both in the field and in our experiment thus exhibit the smallest deviation of the target ratio for cytotype-uniform crossings. The effects of paternalization (excess of paternal over maternal genome) are more disastrous than those of maternalization, at least in the early life stages that we investigated in the course of the germination study.

Abstract

(Englisch)

Senecio carniolicus ist eine häufige und verbreitete Hochgebirgspflanze der Ostalpen und Karpaten, die einen Polyploidkomplex aus drei Haupt-Zytotypen (diploid, tetraploid und hexaploid) bildet. Die letzten umfangreichen Beprobungen der Art, die sich über das gesamte ostalpine Verbreitungsgebiet erstreckten, ergaben, dass trotz eines nachgewiesen hohen Anteils an gemischten Populationen intermediäre Ploidiestufen weitgehend fehlen. Zwar gibt es verschiedene präzygotische Isolationsmechanismen, diese reichen aber nicht aus, um dieses Fehlen vollständig zu erklären. Um Art und Stärke der postzygotischen Isolation zu untersuchen, wurde ein Kreuzungsexperiment mit Samen aus künstlichen Bestäubungen durchgeführt. Der Samenansatz war bei allen Kombinationen der Kreuzbestäubung zwischen Eltern unterschiedlicher Zytotypen unerwartet hoch, besonders aber wenn Tetraploide mit Hexaploiden gekreuzt wurden. Bei der Analyse der Entwicklung vom Samen bis zur Bildung des ersten Laubblatts waren Keimlinge, die aus den gemischten Kreuzungen hervorgingen, sowohl was die Entwicklungsgeschwindigkeit als auch was die Überlebensraten betrifft generell nur leicht im Nachteil gegenüber Keimlingen aus homoploiden Kreuzungen. Die gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass praktisch ausschließlich die Unausgeglichenheit von paternalem und maternalem Anteil am Endosperm (Genomic Imprinting Hypothese) für die Sterblichkeitsrate der Hybriden verantwortlich ist. So weisen die Hybriden zwischen tetraploiden und hexaploiden Individuen, die im Freiland am häufigsten zu finden sind und auch im Experiment den höchsten Samenansatz und die beste Performance zeigten, die geringsten Abweichungen zum Verhältnis von Nicht-Hybriden auf. Paternalisierung (Überschuss an väterlichem Genom) wirkte sich, in den im Rahmen des Keimversuchs untersuchten Lebensstadien, negativer auf die Vitalität der Pflanzen aus als Maternalisierung.

Autor*innen

Birgit Maria Weis

Haupttitel (Englisch)

Postzygotic isolation in the polyploid complexof a high mountain plant (Senecio carniolicus, Asteraceae)

Paralleltitel (Deutsch)

Postzygotische reproduktive Isolation innerhalb des Polyploidkomplexes der Hochgebirgsart Senecio carniolicus (Asteraceae)

Publikationsjahr

2010

Umfangsangabe

79 S.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Gerald M. Schneeweiss

Klassifikationen

42 Biologie > 42.07 Biogeographie ,

42 Biologie > 42.42 Fortpflanzung, Entwicklung

AC Nummer

AC08374734

Utheses ID

11338

Studienkennzahl

UA | 438 | | |

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