Analysis of phylogenetic relationships among Triticeae grasses II - The (allo)polyploid genera
Final Report Abstract
Unser Projekt zur Phylogenie der Triticeae hat das Verständnis der inneren Struktur dieser Gras Tribus deutlich voran gebracht. Wir wissen jetzt, dass die basalen diploiden Taxa (basal im Sinne von sich zuerst abspaltenden Linien) Psathyrostachys, Hordeum und dann Agropyron/Eremopyrum sind. Eine altersmäßig mittlere Gruppe besteht aus den Gattungen Australopyrum, Pseudoroegneria, Heteranthelium und Dasypyrum. Die weiteren Gattungen bilden Henrardia, Secale, Thinopyrum, Taeniatherum und Triticum/Aegilops/Amblyopyrum, wobei die letzte Linie erst vor ca. 3.8 Millionen Jahre entstand und ihre Diversifizierung daher noch deutlich jünger ist. Für diese Gruppe der Weizenverwandten konnten wir die Rolle von homoploider Hybridartbildung sowie den Einfluss von Introgression für die Evolution der Genome zeigen. Unsere auf der Anreicherung von Sequenzen nukleärer low-copy number Genen beruhenden Analysen ergeben eine deutlich bessere phylogenetische Auflösung des Stammbaums der Tribus, zeigen aber auch, dass fast alle analysierten Gene eine eigene Geschichte haben. Dies mag niedrigen Kreuzungsbarrieren/jungem Alter innerhalb der Tribus geschuldet sein, so dass ein gewisses Maß an Genfluss zwischen Arten und Gattungen (möglicherweise auch über Allopolyploide) immer vorhanden zu sein scheint. Diese retikulate Struktur der Beziehungen der Taxa spiegelt sich daher auch in der Mosaikstruktur der Genome wider. Dies ist besonders extrem in der Gruppe der Weizenverwandten der Fall, trifft aber auch auf die anderen Gattungen der Tribus zu, wenn auch etwas weniger ausgeprägt. Die Definition von Monophylie ist daher in den Triticeae etwas willkürlich, was ein System, das auf monophyletischen Einheiten basiert, nicht unmittelbar zugänglich macht. Vorschläge für eine neue taxonomische Gliederung der Tribus müssen daher teilweise künstliche Kategorien mit berücksichtigen, auch um traditionelle und weit verbreitete Namen nicht durch neue zu ersetzen, die dann aber von den Nutzern dieser Systematik nicht anerkannt bzw. verwendet werden. Wie schon zuvor in einem anderen NGS-Projekt festgestellt, produzieren die neuen Sequenziermethoden in einem Umfang und mit einer Geschwindigkeit Daten, dass nicht mehr das Erzeugen der Daten im Labor den längsten Teil eines Forschungsprojekts darstellt sondern deren Analyse. Wir sind trotzdem zuversichtlich, dass wir diese bis 2023 abschließen können.
Publications
- (2015) Taxonomic treatments of Triticeae and the wheat genus Triticum. In: Molnár- Láng M, Ceoloni C, Doležel J (Eds.) Alien introgression in wheat: cytogenetics, molecular biology, and genomics. Cham: Springer, pp. 1-19
Bernhardt N
(See online at https://doi.org/10.1007/978-3-319-23494-6_1) - (2016) Analysis of phylogenetic relationships among diploid Triticeae grasses. (PhD Thesis) Universtität Oldenburg, Naturwissenschaftliche Fakultät V (2016) 138 pp.
Bernhardt N
- (2017) Dated tribe-wide whole chloroplast genome phylogeny indicates recurrent hybridizations within Triticeae. BMC Evol. Biol. 17: 141
Bernhardt N, Brassac J, Kilian B, Blattner FR
(See online at https://doi.org/10.1186/s12862-017-0989-9) - (2020) Genomewide sequence information reveals recurrent hybridization among diploid wheat wild relatives. Plant J. 102: 493-506
Bernhardt N, Brassac J, Dong X, Willing EM, Poskar CH, Kilian B, Blattner FR
(See online at https://doi.org/10.1111/tpj.14641)
