Rekonstruktion der Evolutionsgeschichte der Raveneliaceae (Basidiomycota: Pucciniales) mittels hyRAD sequencing, sowie ihre taxonomische Revision
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Dieses Projekt hatte das Ziel, Phylogenie und Systematik der tropischen Rostpilzfamilie Raveneliaceae zu klären und ein Verfahren zur Analyse historischer DNA für Rostpilze zu etablieren. Aufgrund praktischer Vorteile wurde das hyRAD-Verfahren durch das flexiblere hybSeq-Verfahren ersetzt und der taxonomische Fokus auf die Unterordnung Raveneliineae erweitert. Das hybSeq wurde auf mitochondriale Gene beschränkt, um die Erfolgswahrscheinlichkeit zu erhöhen, nachhaltige Daten zu generieren und publizierbare Ergebnisse zu erzielen. Insgesamt wurden 56 Proben aus drei Herbarien untersucht und durch frische Aufsammlungen ergänzt. Die Illumina MiSeq-Sequenzierung lieferte robuste Daten, paraloge Gene wurden durch Sequenziertiefe und phylogenetische Analysen identifiziert, und Kontaminationen über eine lokale BLAST-Datenbank herausgefiltert. Kombinierte Analysen von hybSeq- und PCR-basierten Daten gaben neuartige Einblicke in die Evolution der Raveneliineae. Obwohl die Ergebnisse bestätigten, dass die Raveneliaceae kein Monophylum bilden, wurden phylogenetische Gruppen mit bislang ungeklärtem taxonomischem Rang identifiziert, indem zahlreiche Vertreter erstmalig sequenzierter Taxa integriert wurden. Erste Ergebnisse führten zur Einführung neuer Gattungen wie Raveneliopsis und Cerradopsora und werden zur Umkombinierung verschiedener Taxa, darunter wirtschaftlich wichtige Arten wie der Baumwollrost (Phakopsora gossypii) und der Eukalyptusrost (P. myrtacearum) führen. Traditionell zur Gattungsabgrenzung herangezogene Merkmale wie Form und Struktur von Teleutosporen erwiesen sich meist als phylogenetisch insignifikant, da auch nahe verwandte Arten sich stark in ihrer Morphologie unterschieden. Große Astlängen in den Phylogenien deuten zudem auf eine unterrepräsentierte Diversität hin, was eine vollständige taxonomische Neuordnung zusätzlich erschwert. Das hybSeq-Verfahren zeigte sich jedoch äußerst robust und geeignet für die Analyse historischer Pilzbelege, auch bei limitiertem oder stark degradiertem Material. Seine Flexibilität erlaubt die gezielte Anpassung an spezifische Fragestellungen und hat großes Potenzial für die Erforschung historischer Rostpilzbelege und wird helfen, Lücken im Taxonsampling in zukünftigen Studien zu schließen. Die Etablierung des hybSeq ergänzt die Verfügbarmachung der immensen naturkundlichlichen Vielfalt die in Museen und Herbarien in Deutschland und weltweit teils seit Jahrhunderten archiviert werden und teils bereits ausgestorben oder nur noch sehr schwer zugänglich sind. So eröffnet die Thematisierung pflanzenparasitischer Pilze beispielsweise die Möglichkeit evolutionäre Mechanismen und Adaptionsprozesse im zeitlichen Wandel zu erforschen zu. Diese Forschungen können beispielsweise dazu beitragen sowohl agrar- und forstpolitische Herausforderungen als auch dem fortschreitenden Biodiversitätsverlust, hervorgerufen durch den fortschreitenden Klimawandel, besser zu begegnen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Cerradopsora , a new genus of neotropical rust fungi. Mycologia, 115(6), 802-812.
Ebinghaus, Malte; Martins, João M. T.; Dos Santos, Maria D. M.; Tonelli, Guilherme S. S. S.; Macagnan, Dirceu; Pinho, Danilo B. & Dianese, Jose C.
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Raveneliopsis , a new genus of ravenelioid rust fungi on Cenostigma (Caesalpinioideae) from the Brazilian Cerrado and Caatinga. Mycologia, 115(2), 263-276.
Ebinghaus, Malte; dos Santos, Maria D. M.; Tonelli, Guilherme S. S. S.; Macagnan, Dirceu; Carvalho, Eudes Arruda & Dianese, Jose C.
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Establishing the HybSeq approach for historic specimens of rust fungi - A case study on the tropical Raveneliineae. Post IMC 12
Ebinghaus M., Duong T., Ono Y., Martins J.M.T., dos Santos M.D.M., Pinho D.B., Wood A., Rajchenberg M. & Dianese J.C.
