Schwert Lilien sind atemberaubende, kormöse Stauden, die zur Gattung gehören Gladiolus/Gladiole in der Familie der Schwertlilien (Schwertliliengewächse). Die Speziation dieser Gattung stammt aus Südafrika und bewegte sich nach Norden in das Mittelmeerbecken, was zu unterschiedlichen Blütenmorphologien führte. Bestäuber und Ploidien.
Eine der häufigsten Arten der Gattung ist Gladiole Communis von denen bekannt ist, dass sie Zytotypen haben (dh einzelne Pflanzen derselben Art haben unterschiedliche Chromosomenzahlen). Zonen genetischer Mischungen wurden als „natürliche Laboratorien für Evolutionsstudien“ beschrieben. schon 1988. Eine Theorie für gemischte polyploide Populationen besagt, dass eine Population die andere übertreffen kann.
Das neuste Projekt von Castro und Kollegen aus der Universität von Coimbra und University of Guelph (Kanada) untersucht, ob es gibt Fortpflanzungsbarrieren (z. B. unterschiedliche Bestäuber, Blütenmorphologie oder Zeitpunkt der Blüte) in tetraploiden-oktoploiden Kontaktzonen auf der Iberischen Halbinsel. Die Wissenschaftler fanden schwache Vorbestäubungsbarrieren, aber starke Postbestäubungsbarrieren, hauptsächlich aufgrund von Selbstbestäubung und Gametenselektion, was zeigt, dass gemischte polyploide Populationen auf stabile Weise koexistieren können.
Dr. Mariana Castro an der Universität von Coimbra (Portugal) schrieb ihr Promotionsprojekt weiter „Evolutionsökologie von Polyploiden: Artenkoexistenz an den Kontaktzonen verstehen“ im Jahr 2018. Ihr Forschungsprojekt konzentrierte sich auf Schafsgebiss (Jasione Montana) und Gladiole Communis und die Rolle der Polyploidisierung und Kontaktzonen von Polyploiden höherer Ebene.
Im Gladiole Communis tetraploid-oktoploide Kontaktzone Zentralportugals untersuchten die Forscher die Blütenphänologie, Blütenmorphologie und das Bestäuberverhalten. Um das Verhalten der Bestäuber aufzuzeichnen, überwachten Castro und Kollegen zwischen 10 und 9 Uhr drei Reihen mit 4 Blüten aus den sechs Populationen. Um Fortpflanzungsbarrieren experimentell zu testen, wurden Zwiebeln von drei tetraploiden und drei oktoploiden Populationen in einer gemeinsamen Gartenstudie im Botanischen Garten der Universität von Coimbra verwendet.
Insgesamt 102 Pflanzen wurden für zahlreiche Handbestäubungsexperimente verwendet, um die Rolle der Pollenbelastung bei der Selbstbestäubung, der Auskreuzung innerhalb von Zytotypen und der Auskreuzung zwischen Zytotypen zwischen Pflanzen mit einfacher und gemischter Ploidie zu testen. Die Phänologie und Morphologie der Blüte wurden auch für die gemeinsamen Gartenexperimente aufgezeichnet, und die Wissenschaftler berechneten die Indizes der reproduktiven Isolation (RI) basierend auf jeder Barriere für Tetraploide und Oktoploide separat. Schließlich wurden 250 Pflanzen, die aus tetraploiden und octoploiden Pflanzen im Verhältnis 1:1 bestanden, einer offenen Bestäubung überlassen, um die Nachkommenproduktion zu beurteilen (dh tetraploide, octoploide und hexaploide).
Castro und Kollegen fanden heraus, dass die Blütenphänologie, die Blütenmorphologie und die Verhaltensmuster der wichtigsten Bestäuberarten für Tetraploide und Octoploide fast gleich waren Gladiole Communis. In den kontrollierten Bestäubungsexperimenten war der Fortpflanzungserfolg bei Oktoploiden höher, die wenige hexaploide Samen produzierten. Bestäubungen innerhalb der gleichen Zytotypen und unter gemischten Ploidiebehandlungen erzeugten meistens Nachkommen mit der gleichen Ploidie wie die Eltern- oder Mutterpflanze. Insgesamt wurden für alle Handbestäubungs- und Freibestäubungsexperimente sehr hohe reproduktive Isolationswerte berechnet.
Die Forscher erklärten: „Da die Zusammensetzung der Pollenbelastung sowohl die Zytotyp-Fitness als auch die Ploidie der Nachkommen bestimmt und Kontaktzonen durch unterschiedliche gemischt-ploidie räumliche Anordnungen gekennzeichnet sind, wird erwartet, dass die Wechselwirkungen zwischen Zytotypen in natürlichen Kontaktzonen komplex sind.“ Sie kommen zu dem Schluss: „Diese Studie zeigt die Schlüsselrolle der Gametenselektion für den Erfolg der Zytotyp-Erzeugung und unterstreicht die Bedeutung umfassender Schätzungen über mehrere Fortpflanzungsbarrieren hinweg, um die Zytotyp-Interaktionen in Kontaktzonen zu verstehen“.
Während die verschiedenen Zytotypen mit bloßem Auge nicht unterschieden werden können, ist interessant, dass Oktoploide einen etwas höheren Fortpflanzungserfolg hatten. In Südafrika, dem Biodiversitäts-Hotspot für die Gattung Gladiole, diploide Schwertlilien sind die häufigsten, während Tetraploide und dann Oktoploide häufiger vorkommen, die sich nach oben zu den bewegen Mittelmeerbecken.
Um mehr über polyploide Pflanzen zu erfahren, treten Sie dem bei Polyploidie-Webinar-Reihe organisiert von Dr. Mike Barker von der University of Arizona.
