Flower biology and molecular systematics in African Marantaceae
Final Report Abstract
Im Mittelpunkt des durchgeführten Projektes stand die Frage nach der evolutionären Bedeutung des Griffelmechanismus für die Artbildung in den Marantaceae. Die Marantaceae (550 Arten) sind eine weltweit verbreitete Familie von Stauden und Lianen aus dem Unterwuchs tropischer Tieflandregenwälder. Der morphologisch-ökologische Vergleich zweier phylogenetisch unabhängiger afrikanischer Artenkomplexe, des basal abzweigenden Sarcophrynium-kstes mit dem in abgeleiteter Position stehenden Marantochloa-Astes, sollte beispielhaft evolutionäre Entwicklungen in der Familie aufzeigen. Die Doktorarbeit gibt zum ersten Mal einen Überblick über die Blütenbiologie und Phylogenie von rund 30 der 40 afrikanischen Marantaceae Arten. Die Analysen basieren auf Daten von drei mehrmonatigen Feldaufenthalten in Gabun jeweils zwischen September und Januar. Vier Blütentypen werden beschrieben, die jeweils mit einer spezifischen Bestäubergilde verbunden sind (kleine, mittlere, große Bienen bzw. Vögel). Bestäubungsexperimente belegen, dass 18 Arten selbstkompatibel, aber nur zwei Arten autogam sind, also keine Bestäubungsvermittler benötigen. Der Fruchtansatz ist generell gering (10 -30 %). Die komplexe Synorganisation der Blüte ermöglicht in den Marantaceae einen explosiven Bestäubungsmechanismus. Um dessen ökologische Funktionalität zu verstehen, werden die Blüten von 66 Arten, aus allen Ästen der Marantaceae, unter einem funktional-morphologischen Gesichtspunkt untersucht. Dabei zeigt sich, dass es trotz grundsätzlicher Übereinstimmungen am Pollenübertragungsprozess im Zusammenspiel (Synorganisation) der wichtigsten Bauelemente (Griffel, Kapuzenblatt, Schwielenblatt) Unterschiede gibt, die in einigen Fällen zu mechanischer Isolation bzw. Selbstbefruchtung führen. Basierend auf Daten von nrDNA (ITS, 5S) and cpDNA (tmL-F) wird für ein nahezu komplettes Artenspektrum die Phylogenie der zwei afrikanischen Äste erstellt. Hierauf werden morphologische und ökologische Merkmale sowie geographische Verbreitungsmuster nach dem Parsimonieprinzip rekonstruiert, um so deren evolutionäre Bedeutung für die Marantaceae abschätzen zu können. Die Ergebnisse weisen auf die Beteiligung einer Vielzahl verschiedener Artbildungsfaktoren hin, die parallel ähnliche Phänotypen in nichtverwandten Artengruppen im selben Habitat in Afrika bewirkten.
Publications
- Parallel evolution in plant-pollinator interactions in African Marantaceae.17th International Symposium Biodiversity and Evolutionary Biology, Bonn, Germany, October 2006;
Ley, A.C. & R. Claßen-Bockhoff.
- Parallel evolution in plant-pollinator interactions in African Marantaceae.Botany 2006, Chico, USA. August 2006;
Ley, A.C. & R. Claßen-Bockhoff.
- Parallel evolution in plant-pollinator interactions in African Marantaceae.18th AETFAT Congress in Yaounde, Cameroon. February 2007.
Ley, A.C. & R. Claßen-Bockhoff.
- Evolution in African Marantaceae - evidence from floral morphology, ecology and phylogeny. PhD thesis. Institut für Spezielle Botanik, University of Mainz, Germany.
Ley, A.C.
- Parallel evolution in plant-pollinator interactions in African Marantaceae.Monocots 2008, Copenhagen, Denmark, August 2008
Ley, A.C. & R. Claßen-Bockhoff.
