Bewertung der evolutiven Rolle von Polyploidisierung für die Diversifizierungsraten in einer artenreichen Entwicklungslinie innerhalb der Ananasgewächse

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Wanke
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546888221

Polyploidie, die Verdoppelung ganzer Chromosomensätze, kann die ökologische Differenzierung und phänotypische Veränderungen fördern, die Rekombinationsraten und die Genexpression beeinflussen, und zu einer reproduktiven Isolierung von Linien führen. Die Frage, ob die Polyploidie einen Einfluss auf die Diversifizierungsrate hat, ist jedoch nach wie vor eine wichtige Frage in der Evolutionsbiologie der Pflanzen. Es ist bekannt, dass die Polyploidisierung während der Evolution der Samenpflanzen stattgefunden hat. Gegensätzliche Belege sprechen jedoch dafür oder dagegen, dass die Polyploidisierung zu einem Anstieg der Diversifizierungsraten z. B. auf Artniveau führt. Die Modellierung des Einflusses der Polyploidie auf die Diversifizierung, d. h. die merkmalsabhängige Diversifizierung, erfordert Kenntnisse über den Ploidiegrad (hier diploid vs. polyploid) und einen angemessenen phylogenetischen Kontext. Obwohl Daten zur Chromosomenzahl in leicht zugänglichen öffentlichen Datenbanken zusammengestellt wurden, sind diese Informationen für artenreiche Linien nach wie vor begrenzt. Außerdem berücksichtigen merkmalsabhängige Diversifizierungsmodelle, die die Rolle einzelner Merkmale für die Diversifizierung testen, nicht die Möglichkeit, dass zusätzliche, nicht beobachtete oder explizite Merkmale das Diversifizierungsmuster besser erklären könnten. Schließlich könnte sich die unvollständige Beprobung von Taxa, die bei sehr diversen Kladen üblich und angesichts unserer Unfähigkeit, alle (ausgestorbenen) Taxa zu beproben, zu erwarten ist, auf Diversifizierungsanalysen auswirken. In diesem Projekt werden wir die oben genannten Herausforderungen angehen, indem wir Fortschritte in der Sequenzierungstechnik der nächsten Generation, neu entwickelte bioinformatische und analytische Methoden sowie Zytogenetik kombinieren. Wir konzentrieren uns auf Artniveau innerhalb der Tillandsia-Untergattung Tillandsia, eine hochdiverse Linie (ca. 290 Arten), von der kürzlich angenommen wurde, dass sie eine explosionsartige Radiation erfahren hat, die durch umfangreiche Hybridisierung angeheizt wurde und in der mit hoher Wahrscheinlich eine noch verborgene Vielfalt (allo)polyploider Taxa zu identifizieren ist. Wir werden die zentrale Hypothese testen, dass die Diversifizierungsraten in Abhängigkeit von der Entwicklung der Polyploidie variieren. Unser Antrag stützt sich auf eine beträchtliche Menge vorläufiger Daten (z. B. wurden ca. 35% der Zielarten bereits sequenziert), auf fast vollständig etablierte Bioinformatik-Pipelines, und auf das Fachwissen unseres internationalen Teams von Pflanzenwissenschaftlern und Evolutionsbiologen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Mexiko
• Partnerorganisation: Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Carolina Granados Mendoza