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The melding of systematics and biogeography through investigations at the populational level: examples from the genusHypochaeris(Asteraceae)

Authors
Journal
Basic and Applied Ecology
1439-1791
Publisher
Elsevier
Publication Date
Volume
4
Issue
4
Identifiers
DOI: 10.1078/1439-1791-00160
Keywords
  • Aflp
  • Compositae
  • Dna
  • Hypochaeris
  • Phylogeny
  • South America
  • Speciation

Abstract

Abstract In recent years molecular data, especially from DNA, have provided more precise estimates of relationships among vascular plants. Different types of data have been used efficaciously at different levels of the taxonomic hierarchy from ordinal and familial classifications to genetic variation within populations. The impact on systematics has been enormous, often confirming previous hypotheses established through morphological or other data, but sometimes offering novel and surprising insights. Although it is far from clear which genes or intergenic regions will eventually be known to contain the most helpful phylogenetic information for general and special classification, it is abundantly clear that a genetic yardstick will be used routinely. The impact of molecular data on plant systematics is now having a similar import in biogeography. Sequence data, as well as DNA fingerprinting of various types, are now being employed to assess patterns of isolation and speciation, timing of changes of distributions and speciation events, routes of migration and/or dispersal, population-level divergence, and hybridization. Systematics and biogeography, therefore, are melding together more closely than ever before, because the same kinds of data can be used to address questions regarding evolutionary relationships as well as patterns of distribution in space and time. Data at the populational level are especially helpful in a multidisciplinary context for answering questions regarding infraspecific affinities and for explaining distributions resulting from recent historical and ecological factors. Examples from the genus Hypochaeris (Asteraceae) from southern South America, using DNA sequence and AFLP data, are used to illustrate these points. The genus appears to have originated in Eurasia, dispersed to South America during the past several million years, and radiated into more than 45 species that are adapted to many different ecological regimes. In den letzten Jahren haben molekulare Daten, besonders DNA-Daten, präzisere Einblicke in die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Höheren Pflanzen ermöglicht. Unterschiedliche Datentypen wurden erfolgreich auf verschiedenen taxonomischen Rangstufen verwendet, von Ordnungs- und Familien-Klassifikationen bis hin zu genetischer Variation innerhalb von Populationen. Der Einfluss auf die Systematik war enorm, wobei frühere, von morphologischen oder anderen Daten abgeleitete Hypothesen oft bestätigt wurden, manchmal jedoch neue und überraschende Einblicke resultierten. Obwohl bei weitem noch nicht geklärt ist, welche DNA-Regionen den höchsten phylogenetischen Informationsgehalt für die Klassifikation von Gattungen und Arten enthalten, ist vollkommen klar, dass man in Zukunft einen genetischen Maßstab routinemäßig verwenden wird. Der Einfluss, den molekulare Daten bis jetzt auf die Pflanzensystematik ausgeübt haben, trägt nun in gleicher Weise zur Klärung biogeographischer Fragestellungen bei. So werden Sequenzdaten und verschiedene DNA Fingerprinting-Methoden dazu verwendet, Isolations- und Artbildungsmuster, Migrationsrouten, Verbreitung durch Pollen und Samen, Differenzierung von Populationen und Hybridisierung zu erforschen. Systematik und Biogeographie verschmelzen enger als je zuvor, weil dieselben Daten verwendet werden, um evolutionäre Verwandtschaftsverhältnisse und Verteilungsmuster in Raum und Zeit zu untersuchen. Daten auf dem Populationsniveau sind in einem multidisziplinären Zusammenhang besonders hilfreich, um zwischenartliche Verwandtschaftsverhältnisse zu untersuchen und Verteilungen zu erklären, die aus historischen und ökologischen Faktoren resultieren. Um diese Punkte zu illustrieren, verwenden wir DNA Sequenz- und AFLP-Daten anhand des Beispiels der Gattung Hypochaeris (Asteraceae) aus dem südlichen Südamerika. Es scheint, dass diese Gattung in Eurasien entstanden ist, innerhalb der letzten Millionen Jahre nach Südamerika vorgedrungen ist und dort eine Radiation in mehr als 45 Arten durchgemacht hat, die an viele verschiedene ökologische Nischen adaptiert sind.

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