Βιοσυστηματική μελέτη του γένους Hymenonema cass
Loading...
Date
Authors
Λιβέρη, Ελένη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Το γένος Hymenonema Cass. παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς είναι ένα από τα οκτώ ενδημικά γένη της Ελληνικής Χλωρίδας. Συγχρόνως είναι το μόνο από τα ενδημικά γένη που δεν είναι μονοτυπικό. Το γένος Hymenonema διακρίνεται σε δυο είδη, το Hymenonema laconicum Boiss. & Heldr. και H. graecum (L.) DC. Το H. laconicum Boiss. & Heldr. εξαπλώνεται στα χαμηλά υψόμετρα των ορέων της Πελοποννήσου (Ταΰγετος, Πάρνωνας και Μαίναλο) ενώ το H. graecum (L.) DC απαντά στα περισσότερα νησιά και βραχονησίδες των Κυκλάδων και στην ΒΔ. Κρήτη, αν και η εμφάνισή του στην τελευταία περιοχή θεωρείται αβέβαιη.
Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας το γένος Hymenonema Cass. μελετήθηκε από ταξινομική, μορφολογική, κυτταρολογική, κυτταρογενετική, μοριακή και φυλογενετική άποψη. Για την πραγματοποίηση αυτής της μελέτης, εξετάσθηκε υλικό, το οποίο καλύπτει μεγάλο τμήμα της περιοχής εξάπλωσης των δυο ειδών. Το υλικό που συλλέχθηκε, καλλιεργήθηκε στον πειραματικό κήπο του Εργαστηρίου Βοτανικής, του Πανεπιστημίου Πατρών.
Η κατάταξη του γένους Hymenonema Cass. στα ταξινομικά επίπεδα της οικογένειας και του κλάδου (tribe) δεν παρουσίασε άξιες λόγου αλλαγές από την ανακάλυψη του γένους και μετά. Κατατάσσεται στην οικογένεια Compositae = Asteraceae και στoν κλάδο Cichorieae. Εντός του κλάδου διακρίνονται υποκλάδοι (subtribes), οι οποίοι διαφοροποιούνται ως προς τον αριθμό και τα γένη που περιλαμβάνουν ανάλογα με τους συγγραφείς. Σύμφωνα με τα πιο πρόσφατα δεδομένα, το γένος Hymenonema Cass. συνιστά μαζί με τα γένη Catanananche L., Scolymus L. και Gundelia L. την subtribe Scolyminae.
Η μορφολογική μελέτη του γένους περιλαμβάνει παρατηρήσεις ως προς την ταξιανθία, τον καρπό και τους γυρεοκόκκους, καθώς και μετρήσεις δεκατριών μορφολογικών χαρακτήρων, που αφορούν το ύψος του φυτού, την μορφή και τις διαστάσεις της ταξιανθίας του (κεφαλίου), τον αριθμό των βρακτίων, τις διαστάσεις των φύλλων βάσης και βλαστού, τις διαστάσεις των σπερμάτων του (αχαινίων) και του πάππου. Από τις μορφολογικές παρατηρήσεις διαπιστώθηκε για πρώτη φορά ότι ορισμένοι πληθυσμοί (από τις νήσους Σύρο και Τήνο) του Hymenonema graecum (L.) DC εμφανίζουν ενδιάμεσους μορφολογικούς χαρακτήρες μεταξύ των δυο ειδών. Η ποικιλότητα των μορφολογικών χαρακτήρων μετρήθηκε μεταξύ των πληθυσμών του ιδίου είδους και μεταξύ των δυο ειδών. Η διαπληθυσμιακή ποικιλότητα δεν παρουσίασε έντονη διαφοροποίηση, αντίθετα με την ποικιλότητα σε επίπεδο ειδών, η οποία κατέδειξε στατιστικώς σημαντικές διαφορές σε επτά μορφολογικά γνωρίσματα, μερικά δε εξ’ αυτών φαίνεται να αποτελούν σημαντικά ταξινομικά γνωρίσματα μεταξύ των δυο ειδών, όπως είναι το μήκος των τριχών του πάππου, το μέγεθος των αχαινίων και το πλάτος του τελικού λοβού των φύλλων βάσης. Τα αποτελέσματα αυτά σε συνδυασμό με τις μορφολογικές παρατηρήσεις οδήγησαν στη δημιουργία νέων κλειδών προσδιορισμού των δύο ειδών και λεπτομερέστερης περιγραφής αυτών.
Για το γένος Hymenonema Cass. οι κυτταρολογικές αναφορές ήσαν πολύ περιορισμένες, ενώ δεν είχε εξετασθεί μέχρι σήμερα με κυτταρογενετικές τεχνικές. Πραγματοποιήθηκε κυτταρολογική μελέτη των δυο ειδών με την κλασσική μέθοδο σύνθλιψης κυττάρων και την χρώση με το αντιδραστήριο Feulgen. Μελετήθηκαν και δόθηκαν, για πρώτη φορά, η ανάλυση της μορφολογίας του καρυοτύπου, των καρυογραμμάτων και των ιδιογραμμάτων, καθώς και η μέτρηση έξι χρωμοσωματικών δεικτών, των δύο ειδών του γένους Hymenonema Cass. Ο χρωμοσωματικός αριθμός 2n = 20, τον οποίο διαπιστώσαμε κατά την παρούσα μελέτη μας, συμφωνεί με ήδη προηγούμενες αναφορές. Ο καρυότυπος και για τα δυο είδη βρέθηκε διπλοειδής και συμμετρικός, αποτελούμενος από μετακεντρικά και υπομετακεντρικά χρωμοσώματα μεσαίου μεγέθους (1,92-4,48 μm), με το μικρότερο σε μέγεθος 10ο ζεύγος να φέρει πάντοτε δορυφόρους (SAT-χρωμοσώματα). Σε όλους τους πληθυσμούς του H. laconicum Boiss. & Heldr. το δορυφορικό ζεύγος χρωμοσωμάτων είναι υπομετακεντρικό, ενώ στο H. graecum (L.) DC μπορεί να αποτελείται από δυο υπομετακεντρικά ή από ένα μετακεντρικό κι ένα υπομετακεντρικό χρωμόσωμα (δομική ετεροζυγωτία). Σημειώνεται ότι ο αριθμός των μετακεντρικών και υπομετακεντρικών χρωμοσωμάτων ποικίλλει μεταξύ των πληθυσμών.
Η κυτταρογενετική τεχνική που χρησιμοποιήθηκε είναι η χρώση με φθορισμό με χρήση χρωμομυκίνης A3 (CMA3) για τον εντοπισμό των πλούσιων σε GC περιοχών. Τα αποτελέσματα έδειξαν φθορισμό σε ένα ζεύγος χρωμοσωμάτων, αλλά δεν ήταν δυνατό να διακριθεί συγκεκριμένη μορφή ζωνώσεων, ώστε να έχουμε αντλήσει περισσότερες πληροφορίες.
Για την μοριακή και φυλογενετική μελέτη συμπεριλήφθηκαν αντιπρόσωποι από όλη την Subtribe Scolyminae, αλλά περισσότερα δείγματα από το γένος Hymenonema Cass. Η πειραματική προσέγγιση περιέλαβε τον πολλαπλασιασμό των αλληλουχιών με τη μέθοδο της αλυσιδωτής αντίδρασης της πολυμεράσης (PCR), τον προσδιορισμό της αλληλουχίας τους και τη στατιστική και φυλογενετική ανάλυση των αποτελεσμάτων. Οι αλληλουχίες που χρησιμοποιήθηκαν αποτελούν ευρέως διαδεδομένους μοριακούς δείκτες του χλωροπλαστικού (trnL-F, rpL32-trnL), ριβοσωμικού πυρηνικού (ITS1, ITS2) και πυρηνικού (D10) DNA για μελέτες σε επίπεδο γενών και ειδών. Οι χλωροπλαστικοί μοριακοί δείκτες και ο D10 μελετώνται για πρώτη φορά για το γένος Hymenonema Cass. Οι αλληλουχίες επεξεργάστηκαν με δυο μεθόδους φυλογενετικής ανάλυσης, την Μέθοδο Μέγιστης Φειδωλότητας και τη Μπεϊσιανή Συμπερασματολογία. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη χρήση των μοριακών δεικτών και των δυο διαφορετικών φυλογενετικών μεθόδων συμφωνούν μεταξύ τους ως προς τις φυλογενετικές σχέσεις των γενών εντός της subtribe Scolyminae και ως προς την μονοφυλετικότητα του γένους Hymenonema Cass. Το πλέον συγγενές γένος του Hymenonema Cass. φαίνεται ότι είναι το γένος Scolymus L., καθώς σε όλα τα φυλογενετικά δένδρα τα δυο αυτά γένη συγκροτούν μια μονοφυλετικήν ομάδα.
Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε η εκτίμηση του χρόνου απόσχισης των γενεαλογικών γραμμών της subtribe Scolyminae με βάση την υπόθεση του μοριακού ρολογιού και λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλουχίες όλων των μοριακών δεικτών. Η εμφάνιση των δυο ειδών του γένους Hymenonema Cass. υπολογίζεται ότι πραγματοποιήθηκε πριν από 2,3-0,4 εκατομμύρια χρόνια, δηλαδή κατά την περίοδο του Πλειστοκαίνου.
Description
Keywords
Βιοσυστηματική μορφολογία, Κυτταρολογία, Κυτταρογενετική, Μοριακή φυλογενετική, Ενδημισμός, Γεωγραφική εξάπλωση, Χρωμοσωματικοί μηχανισμοί, Μορφολογία καρυότυπου, Ανάλυση DNA, Φυλογενετικά δέντρα