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Projekt
Erstellung und Validierung einer bioinformatischen Methoden-Pipeline zur Artabgrenzung und zur phylogenetischen Netzwerk-Rekonstruktion in Polyploidkomplexen
Antragsteller
Professor Dr. Christoph Oberprieler; Dr. Robert Vogt
Fachliche Zuordnung
Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
Förderung
Förderung von 2017 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 350440084
Hybridbildung, die Verdoppelung ganzer Genome (Autopolyploidie) und die Kombination beider Vorgänge (Allopolyploidie) stellen herausragende Prozesse bei der Entstehung neuer Arten und in der Evolution der Blütenpflanzen dar. Dabei führt das Auftreten von Genfluss zwischen Arten der gleichen Ploidiestufe, aber auch zwischen Arten mit unterschiedlicher Ploidie, das mehrfache Entstehen polyploider Arten, oftmals unter reziproker Beteiligung der gleichen Arten, und das geringe Alter radiierender Polyploidkomplexe die ultimative Herausforderung für eine DNA-basierte, phylogenetische Sippenabgrenzung dar. Darüber hinaus bereitet die Rekonstruktion retikulater Verwandtschaftsverhältnisse, wie sie in Polyploidkomplexen unweigerlich vorkommen, wegen des Fehlens expliziter phylogenetischer Methoden noch erhebliche Schwierigkeiten. Unser hier vorgeschlagenes Projekt im Schwerpunktprogramm "Taxon-Omics: New Approaches for Discovering and Naming Biodiversity" wird in erster Linie eine bioinformatische Pipeline etablieren und evaluieren, die eine schnelle Entdeckung und Abgrenzung neuer Arten in polyploiden Pflanzengruppen erlaubt, sowie die Rekonstruktion von Artenbäumen und -netzwerken ermöglicht. Neben molekularen Daten sollen dabei auch Daten aus den Bereichen Morphologie, Verbreitung und öko-klimatologische Nischen bei der Sippenabgrenzung Berücksichtigung erfahren. Die zu erarbeitende Methoden-Pipeline soll am Polyploidkomplex der Gattung Leucanthemum (Margeriten; Korbblütengewächse) etabliert und evaluiert werden, deren Arten die Ploidiestufen zwischen 2x und 22x umfassen. Dazu werden molekulare Sequenzdaten mit neuesten Sequenziermethoden gewonnen und deren Analyse in die bioinformatische Pipeline integriert: Genetische Variabilität innerhalb und besonders zwischen miteinander hybridisierender Arten wird über GBS/RADseq (Illumina-Sequenzierung) erfasst, um aktuelle Hybridisierungsereignisse zu erkennen und von homoploider oder polyploider hybridogener Artbildung zu unterscheiden, während längere Abschnitte des Kerngenoms (single-copy-Gene) über PacBio single-molecule-Sequenzierung für die Rekonstruktion evolutionärer Netzwerke und die Evaluation von Artgrenzen mittels Koaleszenz-Theorie-basierter Methoden genutzt werden. Das vorgeschlagene Projekt umfasst auch die Validierung der vorgeschlagenen Pipeline mit Daten, die aus anderen Projekten, die sich mit dem Erkennen evolutionärer Einheiten in polyploiden oder agamen Artenkomplexen beschäftigen, stammen. Darüber hinaus wird auch die Diskussion unserer Konzepte und Methoden mit ähnlichen Fragestellungen in anderen Organismengruppen im Zuge des Schwerpunktprogramms angestrebt.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
