Evolution of combined versus seperate sexes in flowering plants

• Antragstellerin: Professorin Dr. Susanne Sabine Renner
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 17444081

• Erstellungsjahr: 2011

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt ging es um die Evolution um Eingeschlechtlichkeit und Zweigeschlechtlichkeit bei Blütenpflanzen, speziell bei der Zaunrübe. Die Frage nach Vererbung der Sexualität wurde im Jahre 1903 zum ersten Mal experimentell beantwortet und zwar durch Kreuzungen einer zweigeschlechtlichen (diözischen) Zaunrübenart, Bryonia dioica, und einer eingeschlechtlichen (monözischen) Art, B. alba. Bei reziproken Kreuzungen zeigte sich, dass die Zweihäusigkeit (Diözie) bei Bryonia ein dominant vererbtes, einfaches Merkmal ist. Dies war der erste Nachweis der Vererbung von Getrenntgeschlechtlichkeit überhaupt. In den letzten fünf Jahren haben wir mit molekularen Methoden das „Versuchssystem“ Bryonia neu aufgerollt. Es wurde ein Stamm aller 10 Arten erstellt, um die Richtung und Häufigkeit eines Wechsels zwischen Monözie und Diözie zu inferrieren. Es zeigt sich, dass das Diversitätszentrum von Bryonia in Turkmenistan, Usbekistan und Kirgisien liegt und dass die sieben diözischen und drei monözischen Arten von Bryonia nicht augenfällig an bestimmte Klimabedingungen gebunden sind. Die Sequenzierung von Genomabschnitten, die bei B. dioica mit dem männlichen Geschlecht verbunden sind, zeigte, dass sie voller Transposons und anderer repetitiver DNA sind. Die Visualisierung der sequenzierten Abschnitte. Weitere Untersuchungen sind nötig, um das Geschlechtschromosomenpaar, falls es existiert, zu identifizieren. Gerade solch „jungen“ Geschlechtschromosomen müssen untersucht werden, um das Entstehen von X/Y Systemen genauer verstehen zu können.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 2004. Assessment of the value of ITS and trnL for a study of sexual system evolution in Bryonia and Ecballium (Cucurbitaceae). Botany 2004 meeting
  Volz, S., Kocyan, A., and S. S. Renner
  
• 2005. Understanding the occurrence of monoecy and dioecy in Bryonia L. and Ecballium L. (Cucurbitaceae). 8th Annual Meeting of the Gesellschaft für Biologische Systematik, Basel, 13-16 September 2005
  Volz, S. M. and S. S. Renner
  
• 2006. Phylogeography and sexual system evolution in Bryonia (Cucurbitaceae). University of Munich, DFG-SFB site visit
  Volz, S. M. and S. S. Renner
  
• 2006. Relating clade diversification and lifehistory evolution: sex-linked loci in Bryonia (Cucurbitaceae). University of Munich, DFG-SFB site visit
  Oyama, R. K., Volz, S. M. and S. S. Renner
  
• 2007. Phylogeography of the Mediterranean Cucurbitaceae. Symposium on the Origin and Evolution of Biota in Mediterranean Climate Zones, Zurich, Switzerland
  Volz, S. M. and S. S. Renner
  
• 2008. Austrobryonia (Cucurbitaceae), a new Australian endemic genus, is the closest living relative to the Eurasian and Mediterranean Bryonia and Ecballium. Systematic Botany 33(1): 125-132
  Schaefer, H., I. R. H. Telford, and S. S. Renner
  
• 2008. Dioscorides’s bruonia melaina is Bryonia alba, not Tamus communis, and an illustration labeled bruonia melaina in the Codex Vindobonensis is Humulus lupulus not Bryonia dioica. Pp. 273-280 in Pitrat, M., ed., Cucurbitaceae 2008
  Renner S.S., Scarborough J., Schaefer H., Paris H.S., and J. Janick
  
• 2008. Divergence of the X and Y homologs of a sex-linked SCAR marker in the Cucurbitaceae Bryonia dioica, a species with XY sex determination. Botany meetings 2008
  Oyama, R.K., S.M. Volz, and S. S. Renner
  
• 2008. Evolution of sex chromosomes in Bryonia (Cucurbitaceae). 10th Annual Meeting of the Gesellschaft für Biologische Systematik, Göttingen, Germany, 7-11 April 2008
  Oyama, R. K., S. M. Volz, and S. S. Renner
  
• 2008. Hybridization, polyploidy, and evolutionary transitions between monoecy and dioecy in Bryonia (Cucurbitaceae). American Journal of Botany 95(10): 1297-1306
  Volz, S. M., and S. S. Renner
  
• Sex chromosomes in plants. 17 Sep. 2008, EES Summer School on Sex Chromosome Evolution, Fraueninsel, 15-19 Sep. 2008
  Renner, S. S.
  
• 2009. A sex-linked SCAR marker in Bryonia dioica (Cucurbitaceae), a dioecious species with XY sex-determination and homomorphic sex chromosomes. Journal of Evolutionary Biology 22(1): 214-224
  Oyama, R. K., S. M. Volz, and S. S. Renner
  
• 2009. Phylogeography of the ancient Eurasian medicinal plant genus Bryonia (Cucurbitaceae) inferred from nuclear and chloroplast sequences. Taxon 58(2): 550-560
  Volz, S. M., and S. S. Renner
  
• „Evolution of dioecy in the Cucurbitaceae genus Bryonia – a phylogenetic, phylogeographic, and SCAR-marker approach.” Dissertation 2009
  Stephanie M. Volz
  
• 2010. A specific insertion of a solo-LTR characterizes the Y chromosome of Bryonia dioica (Cucurbitaceae). BMC Research Notes 2010, 3: 166
  Oyama, R. K., M. V. Silber, and S. S. Renner
  
• Sex chromosomes in land plants, with a focus on Cucurbitaceae. University of Illinois-Urbana-Champaign, USA, 20 Aug 2010
  Renner, S. S.
  
• 2011. Cucurbitaceae. Pp. 112-174 in K. Kubitzki, ed., Families and Genera of Flowering Plants, Vol. 10. Springer Verlag, Berlin
  Schaefer, H., and S. S. Renner
  
• Sex chromosomes in land plants. Dept. of Biology, Fudan University, Shanghai, China, 7 March 2011
  Renner, S. S.
  
• Sex chromosomes in land plants. Institute for Plant Breeding, Gatersleben, Germany, 1 April 2011
  Renner, S. S.