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Phenotypic and Biogeographic insights into the evolution of Vicia and Lens in Southwest Asia
Maryam Yousefian Haghighi
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Naturschutz und Biodiversitätsmanagement
Betreuer*in
Jürg Schönenberger
Mitbetreuer*in
Yannick M. Städler
DOI
10.25365/thesis.79541
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-12285.80665.125055-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Domestizierung von Pflanzen und Tieren sind die Grundsteine menschlicher Zivilisationen. Domestizierung als evolutionärer Prozess macht das Überleben und die Reproduktion domestizierter Arten vom Menschen abhängig. Wilde Pflanzen erfahren während dieses Prozesses phänotypische Veränderungen. Fabae ist eine Gruppe von Pflanzen, die wiederholt in Südwestasien domestiziert wurden. Einer von die wichtigsten gemeinsamen Domestizierungsmerkmalen bei Kulturpflanzenarten, insbesondere bei den Fabaceae ist die Zunahme der Samengröße und die Veränderung der Samenform. In dieser Arbeit wollten wir den Morphospace von Fabae-Samen rekonstruieren; wir haben uns Samen von wilden Arten angesehen, wilde Verwandte von domestizierten Aren, Domestizierte und Domestikationsversuche aus Herbarien (aus den Gattungen Vicia und Lens).
Röntgen-Computertomographie (HRXCT) -Studien bieten neue Möglichkeiten in Untersuchungen morphologischer Merkmale. Bei dieser Methode bleiben Samen unversehrt, was die Verwendung der Samen aus Herbarien erleichtert. Wir haben zur Quantifizierung der Samengröße und -form die Software Amira und ImageJ verwendet (Paket MorphoLibJ). Samenform und die Samengröße wurden in einem Morphospace-Ansatz analysiert, um zu testen, ob sich die Nachkommenschaft domestizierter Arten gruppieren. Die Studie zeigte, dass die Domestizierung zur Besetzung neuer Regionen im Morphospace führt.
Ein weiteres wichtiges Element, das uns hilft, den Domestizierungsprozess zu verstehen, ist das ökologische und geografische Vorkommen im Zusammenhang mit der Divergenz wilder Verwandter in diesem Prozess. Wir analysierten die geografische Verteilung der Vertreter der Alten Welt von Vicia und Lens auf einer evolutionären Skala (Zeit und Raum). Wir haben eine phylogenetische Analyse basierend auf sechs Chloroplastenregionen (insgesamt 5616 Zeichen aus 161 Akzessionen) organisiert, um die Diversifikationstermine zwischen Taxa abzuschätzen. Unsere molekularen Datierungsanalysen legen nahe, dass die Gattung Vicia paraphyletisch und Lens monophyletisch ist. Fabeae entstand wahrscheinlich zu Beginn des Miozäns, 24 Mya, und begann wahrscheinlich um 18 Mya zu diversifizieren. Die Diversifizierung scheint im mittleren Miozän mehrmals vorgekommen zu sein. Die Schätzung der Ahnenbereiche legt nahe, dass der letzte gemeinsame Vorfahre (MRCA) der Alten Welt Vicia und Lens wahrscheinlich in der iranisch-turanischen Region aufgetreten.
Abstract
(Englisch)
Plant and animal domestication are the foundational events of human civilization. Domestication, as an evolutionary process makes survival and reproduction of domesticates dependent on humans. Wild plants undergo phenotypic changes during this process. Fabae is a group of plants that were repeatedly domesticated in South-west Asia. One of the most important shared domestication traits in crop species, notably in the Fabaceae, is the increase in seed size and change in seed shape. In this thesis, we aimed at reconstructing the morphospace of phenotypic traits of Fabae seeds; we looked at seeds from wild, wild relatives of domesticates, domesticates, and attempted domesticates from herbaria and seeds from cultivation (from the genera Vicia and Lens).
X-Ray Computed Tomography (HRXCT) studies offer new possibilities in terms of investigation and improvement of our knowledge of morphological features. Using this method, we did not inflict any damage to the seeds, which makes it the safest way to use the seeds collected from herbaria. We used the software Amira and ImageJ (package MorphoLibJ) to quantify seed size and shape. Seed shape and seed size were analysed in a morphospace approach to test if a wild ancestor and its derived, domesticated descendants cluster together. The study showed that domestication leads to the occupation of novel portions of the morphospace in domesticates.
Another crucial piece of knowledge that helps us understand the domestication process is the ecological and geographical occurrence related to the divergence of wild relatives in this process. We analysed the geographic distribution of the Old World representatives of Vicia and Lens at an evolutionary scale (time and space). We conducted a phylogenetic analysis based on six chloroplast regions (total 5616 base pairs from 161 accessions) to estimate the diversification times among taxa. The molecular dating analyses suggest that the genus Vicia is paraphyletic and Lens monophyletic. Fabaeae probably originated at the start of Miocene, 24 Mya, and probably started to diversify around 18 Mya. Diversification appears to have happened in several waves during the middle Miocene. The estimation of ancestral ranges suggests that the most recent common ancestor (MRCA) of Old World Vicia and Lens likely occurred in the Irano-Turanian region.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Fabaceae Lens and Vicia X-Ray Computed Tomography Ancestral area reconstruction historical biogeography phylogeny
Schlagwörter
(Deutsch)
Domestizierung Fabaceae Linse und Vicia Röntgen berechnet Tomographie Rekonstruktion des Ahnengebiet historische Biogeographie Phylogenie
Autor*innen
Maryam Yousefian Haghighi
Haupttitel (Englisch)
Phenotypic and Biogeographic insights into the evolution of Vicia and Lens in Southwest Asia
Paralleltitel (Deutsch)
Phänotypische und biogeografische Einblicke in die Entwicklung von Vicia und Lens in Südwestasien
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
104 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Jürg Schönenberger
Klassifikation
42 Biologie > 42.21 Evolution
AC Nummer
AC16112803
Utheses ID
57795
Studienkennzahl
UA | 066 | 879 | |