Polyploidie, das Phänomen, bei dem ein Organismus mehr als zwei Kopien jedes Chromosoms hat, ist bei Pflanzen weit verbreitet und spielt eine Rolle Schlüsselrolle in der Evolution der Angiospermen. Ein paralleler Prozess, die Verkleinerung des Genoms, bei dem die DNA-Menge pro Zelle ohne Chromosomenverlust reduziert wird, korreliert mit einer größeren Diversifizierung in polyploiden Gruppen. Die adaptive Bedeutung der Polyploidie kann sein, dass Polyploide im Vergleich zu Diploiden (Pflanzen, die standardmäßig zwei Kopien pro Chromosom enthalten) in neue und andere Lebensräume expandieren können, obwohl dies nicht einheitlich der Fall ist. Nur wenige Studien haben Lebensraumunterschiede und Genomgröße zwischen polyploiden Komplexen eng verwandter Arten auf interkontinentaler Ebene untersucht.

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in Annals of Botany, Blanca M. Rojas-Andrés und Kollegen haben sich genau das vorgenommen unter Verwendung von 20 Arten der Veronica-Untersektion Pentasepalae, einer eng verwandten Gruppe europäischer und nordafrikanischer Pflanzen bestehend aus Ploidiestufen von 2x (diploid), 4x, 6x und 8x. Die Autoren bestimmten den Ploidiegrad von 680 Individuen aus über 200 Populationen und suchten nach Beziehungen zwischen Ploidie und Umweltvariablen. Sie bestimmten auch die Masse der Kern-DNA pro Zelle, um festzustellen, ob in dieser Gruppe eine Verkleinerung des Genoms stattgefunden hat.

Die Studie ergab, dass die verschiedenen Polyploiden unterschiedliche Lebensräume besetzen, wobei Hexaploide und Oktoploide im Vergleich zu Diploiden in kälteren, feuchteren und saisonaleren Regionen vorkommen. Die Tetraploiden, die am wenigsten verbreiteten Ploidiestufen, traten nur in begrenzten Gebieten auf und zeigten kein klares biogeografisches Verteilungsmuster. Bei polyploiden Veronica-Populationen tritt eine Genomverkleinerung auf, und die hexaploiden und oktoploiden Genome haben sich stärker verkleinert als die tetraploiden.

Im Zusammenhang mit historischen Klimamustern betrachtet, weisen die Veronica-Polyploiden ein allgemeines Nord-Süd-Muster auf, wobei Diploide in südlichen Gletscherzufluchten vorkommen, während Oktoploide weiter nördlich, oberhalb der Permafrostgrenze des Quartärs, zu finden sind. Ein ähnliches Bereichsmuster wurde in gefunden andere europäische polyploide Komplexe. Die meisten der untersuchten Populationen enthielten nur eine einzige Ploidiestufe, aber die Forscher fanden einen Konvergenzbereich, in dem eine Vermischung häufiger vorkam. „Die Koexistenz von Zytotypen wird hauptsächlich im Westbalkan nachgewiesen, was darauf hinweist, dass es sich um eine wichtige Kontaktzone zwischen Zytotypen handelt“, schreiben die Autoren. „Zukünftige Arbeiten sollten sich auf diese Kontaktbereiche in einem feineren Maßstab konzentrieren, einschließlich höherer Stichproben innerhalb der Population, gegenseitiger Transplantationen, gemeinsamen Gartenexperimenten und synthetischen Polyploiden, zusammen mit Genomanalysen, um zu bestätigen, ob die ökologische Differenzierung von Zytotypen effektiv durch Polyploidie verursacht wird.“

Zusammengenommen deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die polyploide Verteilung sowohl von der Habitatdifferenzierung als auch von Refugienmustern und dem Rückzug des Permafrosts während des letzten Gletschermaximums beeinflusst wird. „Während viele Studien einen Einfluss des Eisrückgangs auf die Verbreitungsmuster von Polyploiden gezeigt haben“, schreiben die Autoren, „sollte der Permafrostbedeckung mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden als einem Treiber, der die biogeografischen Muster polyploider Gruppen in gemäßigten Regionen Europas geprägt hat. ”