Temperate Radiationen in einer tropischen Pflanzenfamilie - treibende Faktoren der Evolution des eurasischen Vincetoxicum (Apocynaceae) Komplexes

• Antragstellerin: Professorin Dr. Sigrid Liede-Schumann
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437386703

Krautige temperate Kladen innerhalb von Familien hauptsächlich tropischer, holziger Angiospermen haben oft Episoden beschleunigter Evolution – Radiationen – in der jüngeren Vergangenheit durchlebt, häufig verknüpft mit der Eroberung neuer Habitate. Jedoch ist wenig bekannt über die treibenden Faktoren solcher Radiationen außerhalb einiger gut untersuchter biogeographischer Hotspots, wie z.B. Gebirgsketten oder Inseln. In der Pollinien-bildenden, tropischen Unterfamilie Asclepiadoideae der Apocynaceae weisen nur drei Abstammungslinien temperate Radiationen auf, von denen Vincetoxicum s.l. die jüngste ist. Vincetoxicum s.l. umfaßt mehrere tropische Kladen verholzender Winder und zwei krautige temperate Radiationen. Eine dieser Radiationen, die "Vincetoxicum s.str." Klade, hat sich im Verlauf der Evolution von Fernost über die asiatischen Gebirgsketten in die asiatischen Steppen und nach Europa ausgebreitet. Von dort sind sie als Neophyten in die Neue Welt vorgedrungen. Um die Hintergründe der Evolution dieser erfolgreichen Radiation zu beleuchten, werden drei unabhängige Evidenzlinien untersucht: Morphometrie, molekulare Phylogenie und chemische Ausstattung. Insbesondere testen wir den Einfluß von Phenanthroindolizidin-Alkaloiden (PIAs), einer innerhalb der Asclepiadoideae ungewöhnlichen chemischen Ausstattung, auf den Evolutionserfolg der eurasischen Linie von Vincetoxicum. Eine synthetische Analyse wird die phänotypische Variation, ihre genetische Basis, sowie die wahrscheinliche chemische Verteidigungsstrategie aufklären. Mit den gewonnenen Daten werden wir unter anderem die Hypothese testen, daß die erfolgreichsten Abstammungslinien diejenigen mit der besten chemischen Verteidigung sind. Wir werden (1) einen umfassenden morphologischen Datensatz erheben, der die Abgrenzung von Morphospezies erlauben wird; (2) eine umfassende Phylogenie von Vincetoxicum s.str. erstellen, basierend auf zahlreichen in niedriger Kopienzahl vorliegenden Kerngenen ("targeted sequencing"), die u.a. eine koaleszenz-basierte Artabgrenzung erlaubt; (3) ein stabiles Artkonzept für eurasische Vincetoxicum erarbeiten, beruhend auf verschiedenenen Evidenzlinien (Morphospezies und koaleszenz-basierten Arten) – ein dringend benötigtes Werkzeug für das Monitoring von Vincetoxicum im Rahmen von Klimawandel und Umweltschutz; (4) die Hypothese testen, daß die erfolgreichsten Arten diejenigen mit der besten chemischen Verteidigung sind, wobei wir Menge und Diversität an PIAs als Annäherungsmaß für die Stärke der chemischen Verteidigung nutzen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ukraine, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Kevin P.C. Minbiole; Professor Dr. Sergei L. Mosyakin; Professorin Dr. Shannon C.K. Straub