Hybridisierung, Apomixis und Polyploidie als Antreiber der Evolution der Familie der Frauenhaarfarne (Pteridaceae) auf den Westindischen Inseln.

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Marc Appelhans; Dr. Ledis Regalado
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 540446503

Hybridisierung und Polyploidisierung sind weithin als wichtige Triebkräfte der Evolution der Farne anerkannt. Die Kombination dieser Prozesse kann den größten Teil der phänotypischen Variation erklären, die bei den heute lebenden Arten beobachtet wird, insbesondere bei eng verwandten Artenkomplexen. Darüber hinaus weisen fast 10% der Farnarten, deren Fortpflanzungsmodus bestimmt wurde, Apomixis auf, was darauf hindeutet, dass diese Form der Asexualität ebenfalls eine wichtige Rolle in der Evolution der Farne spielt. Globale Analysen der Biogeographie polyploider Taxa haben ein hohes Maß an Polyploidie in mehreren Inselsystemen festgestellt, was auf einen bedeutenden Beitrag dieses evolutionären Prozesses zur Diversifizierung etablierter Insellinien hinweist. Das Hauptziel dieses Projekts ist die Untersuchung des Beitrags von Polyploidie, Hybridisierung und Apomixis zur Bildung der endemischen Farnflora auf den Westindischen Inseln; einem Inselsystem mit sehr heterogenem Ursprung und geologischer Komplexität. Diese Region ist bekannt für ihre hohe Anzahl an Endemiten, die etwa 40% der lokalen Farnflora ausmachen. Man geht davon aus, dass die Farnflora – insbesondere der Großen Antillen – das Ergebnis einer Kombination aus Einwanderungsereignissen aus den angrenzenden Regionen des tropischen Amerikas und lokalen Artbildungsprozessen ist. Die Prozesse, die zur Bildung dieser endemischen Linien führen, sind jedoch noch unerforscht. Als Modell für unsere Studie haben wir die Familie der Pteridaceae – insbesondere die Gattungen Adiantum, Adiantopsis, Notholaena und Pityrogramma – gewählt, die sich besonders gut für die Untersuchung der Prozesse eignet. Frühere Studien zu diesen Gruppen haben auf das Vorhandensein von Hybriden, allopolyploiden Linien und vermutlich apomiktischen Formen hingewiesen. Wir werden untersuchen, inwieweit Hybridisierung, Polyploidisierung und Apomixis zur Artbildung in diesen Gruppen beigetragen haben, indem wir zum ersten Mal bei westindischen Farnen einen phylogenomischen Ansatz mit einem breiten Sampling verwenden, welches die geografische Reichweite und morphologische Variation der Zielgruppen abdeckt. Wir werden eine Kombination aus Target Enrichment (auch bekannt als Hybrid Capture) und Plastom-Sequenzierung anwenden. Diese Daten werden durch morphologische, zytologische und reproduktionsbiologische Daten ergänzt, um eine integrative Bewertung der Artbildungsereignisse zu ermöglichen. Schließlich wird das breite Sampling auch die Durchführung neuer Molecular Dating-Analysen und weiterer biogeografischer Analysen ermöglichen, die einen historischen Kontext zur Überprüfung der Hypothesen über den Ursprung, die Verbreitung und die Kontinuität polyploider und apomiktischer Farnlinien auf den Westindischen Inseln liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen