Dysploidy and Diversifizierung in Crocus (Phase 2)

• Antragsteller: Nomar Waminal, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 559280114

Dysploidie, eine Veränderung der Anzahl der Basischromosomen durch Chromosomenfusion oder -spaltung, ist ein wesentlicher Faktor bei der Diversifizierung der Arten. Die aus Genomduplikationen (GD) und Dysploidie resultierende mögliche reproduktive Isolation bietet eine Plattform für die Speziation und die Bildung einer neuen Gruppe von Taxa (Kladogenese), was auf eine direkte Verbindung zwischen GD, Dysploidie und Artenvielfalt hinweist. GD kann zur Entstehung und Ausbreitung von repetitiven Elementen wie transponierbaren Elementen und Tandemwiederholungen führen (repeat burst). Im Vergleich zu anderen Gruppen teilen verwandte Taxa, die eine Klade bilden, ein Muster der Häufigkeit bestimmter Repeat-Familien, was diese zu einem diagnostischen Merkmal der Kladogenese machen kann. Diese repetitiven Elemente finden sich häufig an Chromosomenfusionsstellen, was auf ihre Beteiligung an der absteigenden Dysploidie schließen lässt. Darüber hinaus wird die Chromosomenzahl blühender Pflanzen trotz mehrerer GD-Runden durch Postpolyploidisierungsmechanismen streng auf n = 7–12 reguliert, was die absteigende Dysploidie zu einem wichtigen Prozess der Rediploidisierung macht. In mehreren Studien wurden theoretische Zusammenhänge und Mechanismen vorgestellt, die GD, repeat bursts, Dysploidie, reproduktive Isolation und Artbildung miteinander verbinden können. Dennoch sind die direkten empirischen Belege für diese Mechanismen noch sehr begrenzt und konzentrieren sich auf einige wenige verwandte Taxa, einen oder wenige Aspekte dieser Ereigniskette, oder Arten mit holozentrische Chromosomen. Um den Zusammenhang zwischen diesen Komponenten bei monozentrischen Arten besser zu verstehen, ist es notwendig, eine phylogenetische Gruppe umfassend zu analysieren, die eine große Anzahl dysploider Taxa umfasst. In diesem Projekt soll in der Gattung Crocus der Zusammenhang zwischen WGD, repeat bursts, Dysploidie, reproduktiver Isolation und Artbildung untersucht werden. Insbesondere möchte ich die folgenden Fragen beantworten: 1) Geht die GD immer den repeat bursts und der Kladogenese bei Crocus voraus, oder kann sich ein ähnliches Muster der Artenvielfalt auch ohne GD entwickeln? 2) Prädisponieren bestimmte Repeats Chromosomen für eine absteigende Dysploidie? 3) Sind bestimmte Chromosomenregionen anfälliger für Dysploidie? 4) In welchem Maße wirken dysploide Chromosomenveränderungen als Kreuzungsbarrieren? Die Beantwortung dieser Fragen wird die komplexe Chromosomenevolution der Krokusse aufdecken, Einblicke in die Rolle der Dysploidie in der Pflanzenevolution geben und die Gattung als Modell für die Mechanismen und die Regulierung der Dysploidie in monozentrischen Pflanzen etablieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen