Zytologische und genetische Untersuchungen zu Viola epipsila, V. palustris und ihrer Hybride V. ×fennica

Autor/innen

  • Alisia Smolka
  • Stefan Rätzel
  • Veit Herklotz
  • Christiane M. Ritz

DOI:

https://doi.org/10.21248/kochia.v15.134

Abstract

Arten der Gattung Viola sind aufgrund ihrer großen morphologischen Variationsbreite und komplexer Hybridisierungs- und Polyploidisierungsereignisse oft nicht einfach bestimmbar. Die beiden Arten V. palustris und V. epipsila und deren Hybride V. ×fennica wurden darum mithilfe von Durchflusszytometrie, mikroskopischer Chromosomenzählung und der Sequenzierung eines Plastidenmarkers untersucht, um ihre Verwandtschaftsverhältnisse zu klären und die verschiedenen Zytotypen mit morphologischen Merkmalen zu vergleichen. Die vorherige Bestimmung nach morphologischen Merkmalen konnte in allen Fällen durch die zytologische Analyse bestätigt werden, was die verwendeten Unterscheidungsmerkmale verifiziert. Es wurden Chromosomenzahlen von 2n = 24 für V. epipsila, 2n = 48 für V. palustris und 2n = 36 für die Hybride V. ×fennica ermittelt, was bereits existierende Literaturangaben bestätigt. Plastidsequenzenanalysen ergaben V. epipsila als mütterlichen Elter für alle V. ×fennica-Akzessionen, während V. palustris subsp. pubifolia mithilfe der hier angewandten Methoden nicht von V. palustris zu unterscheiden war. Aufgrund unserer Untersuchungen konnten der Wiederfund von V. epipsila und der erste Nachweis von V. ×fennica für Brandenburg erbracht werden. Die hier beschriebenen Methoden können zur eindeutigen Unterscheidung der untersuchten Taxa aus der Verwandtschaft von V. palustris verwendet werden und somit auch zum gezielten Schutz der in Deutschland extrem seltenen und akut vom Aussterben bedrohten V. epipsila sowie der ebenfalls sehr seltenen Hybride beitragen.

Literaturhinweise

Ballard, H.E., Sytsma, K. J. & Kowal, R. R. 1999: Shrinking the violets: phylogenetic relationships of infrageneric groups in Viola (Violaceae) based on internal transcribed spacer DNA sequences. – Syst. Bot. 23: 439–458. https://doi.org/10.2307/2419376

Burgess, K. S., Morgan, M., Deverno, L. & Husband, B. C. 2005: Asymmetrical introgression between two Morus species (M. alba, M. rubra) that differ in abundance. – Molec. Ecol. 14: 3471–3483. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2005.02670.x

Buttler, K.P., May, R. & Metzing, D. 2018: Liste der Gefäßpflanzen Deutschlands. Florensynopse und Synonyme. – BfN-Skripten 519.

Cires, E., Cuesta, C., Fernández Casado, M.A., Nava, H. S., Vazquez, V. M. & Fernández Prieto, J.A. 2011: Isolation of plant nuclei suitable for flow cytometry from species with extremely mucilaginous compounds: an example in the genus Viola L. (Violaceae). – An. Jard. Bot. Madr. 68: 139–154. https://doi.org/10.3989/ajbm.2273

Clement, M., Posada, D. & Crandall, K.A. 2000: TCS: a computer program to estimate gene genealogies. – Molec. Ecol. 9: 1657–1659. https://doi.org/10.1046/j.1365-294x.2000.01020.x

Doležel, J., Doleželová, M. & Novák, F. J. 1994: Flow cytometric estimation of nuclear DNA amount in diploid bananas (Musa acuminata and M. balbisiana). – Biol. Pl. 36: 351–357. https://doi.org/10.1007/bf02920930

—, Sgorbati, S. & Lucretti, S. 1992: Comparison of three DNA fluorochromes for flow cytometric estimation of nuclear DNA content in plants – Physiol. Pl. (Copenhagen) 85: 625–631. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1992.tb04764.x

Dumolin, S., Demesure, B. & Petit, R. J. 1995: Inheritance of chloroplast and mitochondrial genomes in pedunculate oak investigated with an efficient PCR method. – Theor. Appl. Genet. 91: 1253-1256. https://doi.org/10.1007/bf00220937

Fukarek, F. & Henker, H. 2006: Flora von Mecklenburg-Vorpommern. – Jena: Weissdorn.

Gams, H. 1975: Viola L. – p. 586–668. In Hegi, G., Illustrierte Flora von Mitteleuropa 5(1). – München: Hanser.

Hahne, K. 2020: Kurzbericht zu einer Exkursion zur Nachsuche von Viola epipsila Ledeb. am Paschensee (Landkreis Ludwigslust-Parchim) im Frühjahr 2019. – Bot. Rundb. Mecklenburg-Vorpommern 57: 80–82.

Hall, T. 1999: BioEdit: an user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. – Nucl. Acids. Symp. Ser. 41: 95–98.

Kellner, A., Ritz, C.M. & Wissemann, V. 2012: Hybridization with invasive Rosa rugosa threatens the genetic integrity of native Rosa mollis. – Bot. J. Linn. Soc. 170: 472–484. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2012.01298.x

Kuta, E. 1989a: Biosystematic studies on the genus Viola L. section Plagiostigma Godr. 1. karyological analysis of Viola epipsila Ledeb., Viola palustris L. and their hybrids from Poland. – Acta Biol. Cracov. Ser. Bot. 31: 29–44.

— 1989b: Biosystematic studies on the genus Viola L. section Plagiostigma Godr. 2. embryological analysis of Viola epipsila Ledeb., Viola palustris L. and their hybrids from Poland. – Acta Biol. Cracov. Ser. Bot. 31: 45–62.

— 1991: Viola epipsila Ledeb., a vanishing species in Poland. – Ber. Geobot. Inst. Eidgenöss. Tech. Hochsch., Stift. Rübel 106: 257–265.

Leigh, J. W. & Bryant, D. M. 2015: POPART: full-feature software for haplotype network construction. – Methods Ecol. Evol. 16: 1110–1116. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12410

Lysak, M.A. & Dolezel, J. 1998: Estimation of nuclear DNA content in Sesleria (Poaceae). – Caryologia 51: 123–132. https://doi.org/10.1080/00087114.1998.10589127

Ma, Y., Islam-Faridi, N., Crane, C. F., Stelly, D. M., Price, H. J. & Byrne, D. H. 1996: A new procedure to prepare slides of metaphase chromosomes of roses. – Hortscience 31: 855–856. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.31.5.855

Marcussen, T., Ballard, H. E., Danihelka, J., Nicola, M. V., Watson, J. M. & Flores, A. R. 2021: Preliminary checklist of accepted Viola species (in total 654). Version November 2021. – Work paper.

— & Borgen, L. 2000: Allozymic variation and relationships within Viola subsection Viola (Violaceae). – Pl. Syst. Evol. 223: 29–57. https://doi.org/10.1007/bf00985325

—, Heier, L., Brysting, A.K., Oxelman, B. & Jakobsen, K.S. 2015: From gene trees to a dated allopolyploid network: insights from the angiosperm genus Viola (Violaceae). – Syst. Biol. 64: 84–101. https://doi.org/10.1093/sysbio/syu071

Metzing, D., Garve, E., Matzke-Hajek, G., Adler, J., Bleeker, W., Breunig, T., Caspari, S., Dunkel, F. G., Fritsch, R., Gottschlich, G., Gregor, T., Hand, R., Hauck, M., Korsch, H., Meierott, L., Meyer, N., Renker, C., Romahn, K., Schulz, D., Täuber, T., Uhlemann, I., Welk, E., van de Weyer, K., Wörz, A., Zahlheimer, W., Zehm, A. & Zimmermann, F. 2018: Rote Liste und Gesamtartenliste der Farn- und Blütenpflanzen (Trachaeophyta) Deutschlands. – Naturschutz Biolog. Vielfalt 70(7): 13–358.

Meusel, H., Jäger, E., Rauschert, S. & Weinert, E. (ed.) 1978. Vergleichende Chorologie der zentraleuropäischen Flora 2. – Jena: G. Fischer.

Nadot, S., Ballard, H. E., Creach, J. B. & Dajoz, I. 2000: The evolution of pollen heteromorphism in Viola: A phylogenetic approach. – Pl. Syst. Evol. 223: 155–171. https://doi.org/10.1007/bf00985276

NetPhyd & BfN (ed.) 2013: Verbreitungsatlas der Farn- und Blütenpflanzen Deutschlands. – Münster: Landwirtschaftsverlag.

Nylander, F. 1843: Spicilegium plantarum Fennicarum I. – Helsingforsiae: Frenckelliana.

Pfosser, M., Amon, A., Lelley, T. & Heberle-Bors, E. 1995: Evaluation of senistivity of flow cytometry in dectecting aneuploidy in wheat using disornic and ditelosornic wheat-rye addition lines. – Cytometry Part B 21: 387–393. https://doi.org/10.1002/cyto.990210412

Rätzel, S., Ristow, M. & Kummer, V. (ed). 2018: Neuigkeiten zu den Farn- und Samenpflanzen von Berlin und Brandenburg I. Verh. Bot. Ver. Berlin Brandenburg. 150: 119–237.

— 2021: Viola L. p. 466–475. In Müller, F., Ritz, C. M., Welk, E. & Wesche, K. (ed). Rothmaler Exkursionsflora von Deutschland. – Heidelberg: Springer Spektrum.

Ristow, M., Herrmann,A., Illig, H., Klemm, G., Kummer, V., Kläge, H.-C., Machatzi, B., Rätzel, S., Schwarz, R. & Zimmermann, F. 2006: Rote Liste der etablierten Gefäßpflanzen Brandenburgs. – Natursch. Landschaftspfl. Brandenburg 15: 70–80.

Rohman, K. 2021: Die Farn- und Blütenpflanzen Schleswig-Holsteins. Rote Liste. – Flintbek: Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes SchleswigHolstein.

Schwarzacher, T. & Heslop-Harrison, P. 2000: Practical in situ hybridization. – Oxford, UK: BIOS Scientific Publishers.

Taberlet, P., Gielly, L., Pautou, G. & Bouvet, J. 1991: Universal primers for amplification of three non-coding regions of chloroplast DNA. – Pl. Molec. Biol. 17: 1105–1109. https://doi.org/10.1007/bf00037152

Valentine, D. H., Merxmüller, H. & Schmidt, A. 1968: Viola L. – p. 270–282. In: Tutin, T. G., Heywood, V. H., Burges, N.A., Moore, D. M., Valentine, D. H., Walters, S. M. & Webb, D.A. (ed.) Flora Europaea 2. – Cambridge, University.

Van Den Hof, K. 2009: Polyploidy in Viola L. – Gorteria 33: 149–155.

Żabicka, J., Migdałek, G., Słomka,A., Sliwinska, E., Mackiewicz, L., Keczyński, A. & Kuta, E. 2020: Interspecific hybridization and introgression influence biodiversity – based on genetic diversity of Central European Viola epipsila-V. palustris complex. – Diversity 12: 321 [23 p.]. https://doi.org/10.3390/d12090321

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2022-04-29

Zitationsvorschlag

Smolka, A., Rätzel, S., Herklotz, V., & Ritz, C. M. 2022: Zytologische und genetische Untersuchungen zu Viola epipsila, V. palustris und ihrer Hybride V. ×fennica. – Kochia 15: 45–55. – doi: 10.21248/kochia.v15.134

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