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Identification of processes governing co-occurrence of sexual and apomictic polyploids in Potentilla puberula
Henar Alonso-Marcos
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium NAWI Bereich Lebenswissenschaften (Dissertationsgebiet: Biologie)
Betreuer*in
Karl Hülber
DOI
10.25365/thesis.60474
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-25112.60743.875358-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Polyploidisierungsereignisse können mit Veränderungen des Reproduktionssystems, wie dem Zusammenbruch von Selbstinkompatibilitäten oder Apomixis (asexueller Reproduktion mittels Samen) einhergehen. Apomiktische und sexuelle Pflanzen können in gemischten Populationen gemeinsam vorkommen: Apomikten haben tendenziell größere Verbreitungsgebiete im ökologisch extremere Lebensräume als Sexuellen. Reproduktive Interaktionen können Zytotypen fördern oder unterdrücken. Fremdbestäubung durch Apomikten zu vermindertem Reproduktionserfolg bei Sexuellen oder zu deren apomiktische Transformation durch Introgression führen kann. Ploidie und Reproduktionsmodus können die Verteilung der Zytotypen beeinflussen.
Potentilla puberula (Rosaceae) beinhaltet sexuelle tetraploide und penta- bis oktoploid apomiktische Individuen, die einen gegenseitigen räumlichen Ausschlusses zeigen. Wir untersuchten das Vorkommen dieser Zytotypen mit Bodenproben, klimatischer und topographischer Daten in 238 alpine Populationen. Wir ermittelten der genetischen Verwandtschaft der Zytotypen mittels AFLP, sowie DNA Sequenzierung des Plastids. Außerdem quantifizierten wir der Bevorzugung von homoploiden Pollen als Barriere gegen Fremdbestäubung mit kontrollierten Bestäubungsexperimenten und determinierten die Ploidiestufe zur Vaterschaftsbestimmun.
Ergebnisse zeigen, dass Sexuellen bevorzugt auf primären, trockenen sudorientierten Standorten, während Apomikten vermehrt in feuchteren, menschlichen Einfluss Habitaten vorkommen. Es wurden keine ökologische Unterschiede zwischen die Apomikten festgestellt. Wir beobachteten eine genetische Gruppierung zwischen sexuellen Tetraploiden und höhere Apomikten, wobei diese letzeren aus autopolyploiden Herkunft. Der Samenertrag aus homoploiden Kreuzungen war höher, als in heteroploiden und es gab Hinweise auf erhöhten Befruchtungserfolg homoploiden Pollens.
Deshalb, die ökologischen Unterschiede von Sexuellen und Apomikten, die intraspezifische Herkunft der apomiktischen Genotypen, und die Existenz der Bevorzugung von homoploiden Pollen darauf hinweisen, dass die Triebkraft der Koexistenz Zytotypen in P. puberula bevorzugt auf den Reproduktionmodus und nicht auf der Ploidie zurückzuführen ist.
Abstract
(Englisch)
Polyploidization can be associated with reproductive changes like the breakdown of self-incompatibility and apomixis (asexual reproduction via seeds). In cytologically mixed populations, apomictic individuals tend to have larger ranges in ecologically more extreme environments than sexuals. Reproductive interaction can suppress or promote cytotypes. Apart from the minority cytotype exclusion, sexuals might have reduced reproductive success due to cross-fertilization with apomicts or be transformed via introgression. Therefore, ploidy and reproductive mode might affect the distribution of cytotypes.
In Potentilla puberula (Rosaceae) sexual tetraploids and penta- to octoploid apomicts are negatively associated. We related occurrence of sexuals and apomicts in 238 sympatric alpine populations to bioclimatic, soil and topographic data. We estimated their genetic relatedness using AFLPs and plastid DNA sequencing. Moreover, we tested the role of pollen precedence as a barrier against cross-fertilization in hand-pollinated crosses and inferred embryo’s paternity with flow cytometric techniques.
Results showed that sexuals preferred primary habitats at drier south-oriented slopes, and apomicts in wetter human-disturbed sites. No ecological differentiation among apomictic higher ploids was found. We observed genetic clustering between sexual tetraploids and apomictic higher ploids, being the latter of autopolyploid origin. Regarding reproductive interaction, seed yield was lower in hetero- than in homoploid crosses, showing evidence for homoploid pollen precedence.
Therefore, we determine that the ecological differentiation in sympatry between sexuals and apomicts, the intraspecific origin of apomictic genotypes and the evidence of pollen precedence in mixed-ploidy fertilizations indicate that the reproductive mode is the main driver promoting the co-existence of cytotypes in P. puberula.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
apomixis /cpDNA ecological differentiation European Alps flow cytometry pollen precedence polyploidy reproductive mode Rosaceae sympatry
Schlagwörter
(Deutsch)
Apomixis cpDNA ökologische Differenzierung Europäische Alpen Durchflusszytometrie Pollen Polyploidie Reproduktionsmodus Rosaceae Sympatrie
Autor*innen
Henar Alonso-Marcos
Haupttitel (Englisch)
Identification of processes governing co-occurrence of sexual and apomictic polyploids in Potentilla puberula
Paralleltitel (Deutsch)
Identifizierung von Prozessen, die das gleichzeitige Auftreten von sexuellen und apomiktischen Polyploiden in Potentilla puberula bestimmen
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
232 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Joseph H. Williams ,
Patrik Mráz
Klassifikation
42 Biologie > 42.38 Botanik: Allgemeines
AC Nummer
AC15557116
Utheses ID
53437
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 437 |