Detailansicht
The impact of recurrent origins and gene flow on the genetic structure of allopolyploid marsh orchids (Dactylorhiza, Orchidaceae)
Anna-Sophie Hawranek
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Botanik
Betreuer*in
Ovidiu Paun
DOI
10.25365/thesis.70360
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11198.79719.346827-8
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Wiederkehrende Polyploidisierung kommt besonders häufig bei Pflanzen vor, ist aber von verschiedenen Organismengruppen bekannt. Für die ersten polyploiden Generationen ist eine relative schnelle Erholungsphase des durch ihren Ursprung bedingten genetischen Flaschenhalses wesentlich. Des Weiteren kann ihre genetische Variation durch multiple Ursprünge, welche auf verschiedene Elternpopulationen zurückzuführen wären, oder durch nachfolgende Introgression von verwandten Gruppen, erweitert werden. Rückschlüsse auf die Populationsgenetik und evolutionäre Geschichte sind aufgrund der komplexen Vererbungsmuster, Bestimmung der Alleldosis, und fehlende statistische Programme erschwert. Diese Arbeit handelt von der genetischen Struktur des allotetraploiden Europäischen Komplexes Dactylorhiza majalis s.l. (Orchidaceae), der aus mehrmaligen unidirektionellen Kreuzungen desselben diploiden Elternpaares hervorgegangen ist. Für die Analyse eines RADseq-Datensatzes bestehend aus hunderten Individuen, welche das gesamte Verbreitungsgebiet abdecken, wurde eine Methode gewählt, welche auf Genotypenwahrscheinlichkeiten beruht. Diese separiert paternale von maternalen Homeologs unter Zuhilfenahme der Referenzallelfrequenzen von etwa einhundert Vertretern beider Elterntaxa. Das einheitliche Signal, welches von jedem der polyploiden Subgenome kommt, offenbart eine komplexe genetische Struktur und demographische Geschichte geformt von polytopen unabhängigen Ursprüngen, Isolation durch geographische Distanz, und regionalen Genfluss zwischen den Allopolyploiden und mit ihren Elterntaxa. Nach der Ausweitung des Verbreitungsgebietes jeder primären allopolyploiden Abstammungslinie kam es zur Segregation durch genetische Drift in Allopatrie, in sympatrischen Gebieten kamen die Allopolyploiden in Kontakt. Die Analysen zeigen häufigere Introgression von Diploiden zu Tetraploiden, die wahrscheinlich durch die Abwesenheit eines Endosperms in den Samen dieser Pflanzen erleichtert wurde. Diese Studie deckt wesentliche Phasen und Komponenten während der Evolution polyploider Knabenkräuter auf, der gewählte analytische Ansatz scheint nützlich für andere Studien an allopolyploiden Nicht-Modellorganismen.
Abstract
(Englisch)
Recurrently emerging polyploids are known from various organisms, and are especially frequent in plants. For early generation polyploids a relatively quick recovery from the genetic bottleneck associated with their origin is crucial. Their genetic variation can be enriched via multiple origins from distinct parental populations, or by subsequent introgression from relatives. Inferences of polyploid population genetics and evolutionary history are hampered by complex inheritance, difficult allele dosage assessment, and lacking statistical tools. This thesis focusses on the genetic structure within the allotetraploid European complex Dactylorhiza majalis s.l. (Orchidaceae), which originated through recurrent unidirectional crosses of the same diploid parents. Starting from a RADseq data set comprising hundreds of accessions of three species across their distribution area, and taking as reference allelic frequencies from about one hundred representatives of each parental taxon, a genotype likelihoods-based method was chosen to separate paternal from maternal homoeologs. The consistent signal obtained from each polyploid subgenome unveils a complex genetic structure and demographic history shaped by polytopic independent origins, isolation by distance, and regional gene flow between allopolyploids, and with their parents. After range expansion each primary allopolyploid lineage segregated further due to genetic drift in allopatry, the allopolyploids came into contact in different areas. The analyses revealed frequent introgression from diploids to tetraploids, likely facilitated by the absence of an endosperm in these plants’ seeds. This study elucidates main phases, and major contributors during the evolution of allopolyploid marsh orchids, and our analytical approach should prove useful for other studies involving non-model allopolyploids.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
polyploidy phylogenomics RADseq empirical bayesian genotyping - ebg introgression demographic inference orchids
Schlagwörter
(Deutsch)
Polyploidie Phylogenomik RADseq empirical bayesian genotyping - ebg Introgression demographische Modellierung Orchideen
Autor*innen
Anna-Sophie Hawranek
Haupttitel (Englisch)
The impact of recurrent origins and gene flow on the genetic structure of allopolyploid marsh orchids (Dactylorhiza, Orchidaceae)
Paralleltitel (Deutsch)
Der Einfluss wiederkehrender Ursprünge und des Genflusses auf die genetische Struktur allopolyploider Knabenkräuter (Dactylorhiza, Orchidaceae)
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
93 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ovidiu Paun
AC Nummer
AC16471857
Utheses ID
60380
Studienkennzahl
UA | 066 | 832 | |