Vergleichende Phylogenetik innerhalb der Piperales
Die Piperales (dt. Pefferartige) sind eine artenreiche Pflanzenordnung innerhalb der frühen Blütenpflanzen. Seit mehr als 10 Jahren beschäftigen sich unsere Mitarbeiter intensiv mit der Taxonomie und Evolution der verschiedenen Pflanzenlinien innerhalb der Ordnung. Da die Piperales in der Vergangenheit wenig untersucht wurden, lag der ursprüngliche Fokus am Institut für Botanik darauf, die Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb dieser Gruppe aufzuklären. Die resultierenden Arbeiten boten eine hervorragende Basis für nachfolgende Studien u.a. zur Wuchsformevolution und zur Beantwortung biogeographischer Fragestellungen innerhalb dieser vielfältigen Pflanzenordnung.
Peperomien sind aufgrund ihrer hohen Artenzahl (ca. 1600 Arten) sowie Diversität an Wuchs- und Lebensformen, der von ihnen besiedelten Vegetationstypen und ihrer breiten geographischen Verbreitung besonders interessant. Unsere Stammbaumrekonstruktionen zeigen eine hohe Variabilität der Artenzahlen zwischen den Untergattungen – artenreiche Linien und Linien mit nur wenigen Vertretern sind im Laufe der Evolution entstanden. Die Methoden der vergleichenden Phylogenetik (comparative phylogenetics) ermöglichen es, Artenreichtum und zugrundeliegende Evolutionsprozesse im Zusammenspiel mit Merkmalen zu untersuchen. So konnte in der Gattung Peperomia ein deutlicher Diversifikationssprung festgestellt werden, der mit einer zunehmenden Übergangsrate zwischen der terrestrischen und epiphytischen Lebensform in Verbindung steht. Klebefrüchte entstanden zweimal unabhängig voneinander im Verlauf der Evolution von Peperomia und erhöhten die Verbreitungsfähigkeit und damit verbunden den Artenreichtum der entsprechenden Untergattungen.
Basierend auf Analysen von Kalziumoxalat-Kristallen der Blätter von Peperomia, fokussieren aktuell laufende Studien auf der Evolution des CAM-Metabolismus und dessen Einfluss auf die Diversifizierung der Gattung.
Kontakt:
Prof. Dr. Stefan Wanke E-Mail
Prof. Dr. Christoph Neinhuis E-Mail
Dr. Lena Frenzke E-Mail
Dr. Sarah Wagner E-Mail
Kooperationspartner:
Dr. Marie-Stéphanie Samain (INECOL Pátzcuaro, Mexico)
Prof. Dr. Harry (Jack) Horner (Iowa State University, Ames, USA.)
Prof. Dr. James F. Smith (Boise State University, Idaho, USA)
Prof. Dr. Favio Gonzalez (Universidad Nacional de Colombia, Bogota, Colombia)
Dr. Karolina Heyduk (University of Georgia, Athens, USA)
Dr. Nick Rowe (AMAP, Montpellier, France)
Dr. Sandrine Isnard (IRD, New Caledonia)
gefördert durch: Fazit-Stiftung, GA, DFG und DAAD
Publikationen:
- Horner H. T., Wanke S., Oelschlägel B. & Samain M. S. (2017). Peruvian window-Leaved Peperomia taxa display unique crystal macropatterns in high-altitude environments. IJPS, 178(2). 157-167.
- Frenzke L., Samain M.-S., Symmank L., Goetghebeur P., Neinhuis C. & Wanke S. (2016). Evolution of epiphytism and fruit traits act unevenly on the diversification of the species-rich genus Peperomia (Piperaceae). Frontiers in Plant Science: 7:1145.
- Isnard S., Prosperi J., Wanke S., Wagner S., Samain M.-S., Trueba S., Frenzke L., Neinhuis C. & Rowe Nick P. (2012). Growth form evolution in Piperales and its relevance for understanding angiosperm diversification: An integrative approach combining plant architecture, anatomy, and biomechanics. IJPS. 173. 610-639.