Evolution in der Gattung Baccharis L. - Analyse eines homoploiden Hybridkomplexes auf der Grundlage genomischer und chemischer Daten

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Hellwig; Dr. Tobias Gerhardt Köllner
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445708872

Hybridisierung spielt eine wichtige Rolle in der biologischen Evolution, besonders bei Pflanzen. Während in den meisten Fällen Hybridsterilität durch Polyploidisierung überwunden wird, gibt es doch Beispiele für Pflanzengruppen, die das Ploidieniveau der Elternarten unverändert beibehalten. Dies ermöglicht es den Hybriden, mit einem oder beiden Eltern Rückkreuzungen einzugehen, wodurch die Elternarten über Hybridschwärme miteinander zu einem Hybridkomplex verbunden werden. Ein Beispiel für einen derartigen homoploiden Hybridkomplex ist die Gattung Baccharis L. (Asteraceae) in Chile, der 16 Arten immergrüner Sträucher umfasst, die diözisch und insektenbestäubt sind. Die Pflanzen enthalten eine Vielzahl chemischer Verbindungen die biologisch aktiv sind, z. B. bei der Abwehr von Herbivoren oder Pathogenen. Die eingehende taxonomische Untersuchung führte zur Beschreibung von zahlreichen Hybriden, die die vermutlich reinen Arten zu einem Netzwerk verbinden. Dennoch sind die phylogenetischen Beziehungen zwischen den Taxa ungeklärt geblieben und die Hybridisierungsereignisse sind lediglich aufgrund morphologischer Befunde postuliert worden.Technische und methodische Fortschritte der letzten Jahre haben neue Möglichkeiten eröffnet um die vielschichtige Struktur und die Evolution von Hybridkomplexen wie Baccharis aufzudecken. In diesem Projekt werden wir genomische Daten, die mittels Next Generation Sequencing Techniken gewonnen werden, nutzen um die Evolutionsgeschichte einer Gruppe hybridisierender Baccharis-Arten in ihrer natürlichen Umgebung in Chile zu rekonstruieren. Die evolutionären Veränderungen sollen dann im Kontext von Klimageschichte und anthropogenen Einflüssen auf die Vegetation diskutiert werden.Um den Anpassungswert chemischer Varianten zu verstehen, werden wir die Sekundärmetabolite von Baccharis untersuchen. Insbesondere sollen dazu flüchtige Verbindungen sowie nicht-flüchtige polare Metabolite in den Hybridschwärmen analysiert werden, um darzustellen wie die Hybridisierung sekundäre Pflanzenstoffe neu kombiniert. Die Auswirkungen der Hybridisierung auf die Fitness wird sowohl in situ als auch in einer Experimentellen Population in Jena untersucht. Dort werden auch Fütterungsexperimente durchgeführt. In dem Projekt arbeiten zwei Gruppen vom Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie und von der Friedrich-Schiller-Universität Jena mit Erfahrungen in der Erforschung ökologischer und evolutionärer Aspekte des pflanzlichen Sekundärmetabolismus, der klassischen Taxonomie und molekularen Phylogenetik sowie der molekularen Populationsgenetik eng zusammen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen