Automated scoring of AFLPs using RawGeno v 2.0, a free R CRAN library.

Amplified Fragment Length Polymorphisms (AFLPs) are a cheap and efficient protocol for generating large sets of genetic markers. This technique has become increasingly used during the last decade in various fields of biology, including population genomics, phylogeography, and genome mapping. Here, we present RawGeno, an R library dedicated to the automated scoring of AFLPs (i.e., the coding of electropherogram signals into ready-to-use datasets). Our program includes a complete suite of tools for binning, editing, visualizing, and exporting results obtained from AFLP experiments. RawGeno can either be used with command lines and program analysis routines or through a user-friendly graphical user interface. We describe the whole RawGeno pipeline along with recommendations for (a) setting the analysis of electropherograms in combination with PeakScanner, a program freely distributed by Applied Biosystems; (b) performing quality checks; (c) defining bins and proceeding to scoring; (d) filtering nonoptimal bins; and (e) exporting results in different formats.

Genetic diversity and relationship in American and African oil palm as revealed by RFLP and AFLP molecular markers

The objective of this work was to evaluate the genetic diversity, its organization and the genetic relationships within oil palm (Elaeis oleifera (Kunth) Cortés, from America, and E. guineensis (Jacq.), from Africa) germplasm using Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) and Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP). In complement to a previous RFLP study on 241 E. oleifera accessions, 38 E. guineensis accessions were analyzed using the same 37 cDNA probes. These accessions covered a large part of the geographical distribution areas of these species in America and Africa. In addition, AFLP analysis was performed on a sub-set of 40 accessions of E. oleifera and 22 of E. guineensis using three pairs of enzyme/primer combinations. Data were subjected to Factorial Analysis of Correspondence (FAC) and cluster analysis, with parameters of genetic diversity being also studied. Results appeared congruent between RFLP and AFLP. In the E. oleifera, AFLP confirmed the strong structure of genetic diversity revealed by RFLP, according to geographical origin of the studied material, with the identification of the same four distinct genetic groups: Brazil, French Guyana/Surinam, Peru, north of Colombia/Central America. Both markers revealed that genetic divergence between the two species is of the same magnitude as that among provenances of E. oleifera. This finding is in discrepancy with the supposed early tertiary separation of the two species.

Integrating species distribution models (SDMs) and phylogeography for two species of Alpine Primula.

The major intention of the present study was to investigate whether an approach combining the use of niche-based palaeodistribution modeling and phylo-geography would support or modify hypotheses about the Quaternary distributional history derived from phylogeographic methods alone. Our study system comprised two closely related species of Alpine Primula. We used species distribution models based on the extant distribution of the species and last glacial maximum (LGM) climate models to predict the distribution of the two species during the LGM. Phylogeographic data were generated using amplified fragment length polymorphisms (AFLPs). In Primula hirsuta, models of past distribution and phylogeographic data are partly congruent and support the hypothesis of widespread nunatak survival in the Central Alps. Species distribution models (SDMs) allowed us to differentiate between alpine regions that harbor potential nunatak areas and regions that have been colonized from other areas. SDMs revealed that diversity is a good indicator for nunataks, while rarity is a good indicator for peripheral relict populations that were not source for the recolonization of the inner Alps. In P. daonensis, palaeo-distribution models and phylogeographic data are incongruent. Besides the uncertainty inherent to this type of modeling approach (e.g., relatively coarse 1-km grain size), disagreement of models and data may partly be caused by shifts of ecological niche in both species. Nevertheless, we demonstrate that the combination of palaeo-distribution modeling with phylogeographical approaches provides a more differentiated picture of the distributional history of species and partly supports (P. hirsuta) and partly modifies (P. daonensis and P. hirsuta) hypotheses of Quaternary distributional history. Some of the refugial area indicated by palaeodistribution models could not have been identified with phylogeographic data.

Genetic divergence among tomato leafminer populations based on AFLP analysis

The objective of this work was to determine the genetic differences among eight Brazilian populations of the tomato leafminer Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), from the states of Espírito Santo (Santa Tereza), Goiás (Goianápolis), Minas Gerais (Uberlândia and Viçosa), Pernambuco (Camocim de São Félix), Rio de Janeiro (São João da Barra) and São Paulo (Paulínia and Sumaré), using the amplified fragment length polymorphism (AFLP) technique. Fifteen combinations of EcoRI and MseI primers were used to assess divergence among populations. The data were analyzed using unweighted pair-group method, based on arithmetic averages (UPGMA) bootstrap analysis and principal coordinate analysis. Using a multilocus approach, these populations were divided in two groups, based on genetic fingerprints. Populations from Goianápolis, Santa Tereza, and Viçosa formed one group. Populations from Camocim de São Félix, Paulínia, São João da Barra, Sumaré, and Uberlândia fitted in the second group. These results were congruent with differences in susceptibility of this insect to insecticides, previously identified by other authors.

Similaridade genética entre cultivares de marmeleiro avaliadas por marcadores AFLP

O objetivo deste trabalho foi determinar as relações genéticas de 21 cultivares de marmeleiro com base no marcador "amplified fragment length polymorphism" (AFLP), para melhoramento e conservação de recursos genéticos da espécie na região sul do Rio Grande do Sul. O DNA das cultivares foi extraído pelo método CTAB, e as reações de AFLP foram realizadas com os iniciadores EcoRI/MseI. Foram identificados dois grupos entre as 21 cultivares de marmeleiro, um com quatro e outro com sete cultivares geneticamente mais relacionadas. As cultivares de marmeleiro apresentam alta variabilidade genética, com máximo de 43% de similaridade.

AFLP markers differentiate isolates of Colletotrichum gossypii from C. gossypii var. cephalosporioides

Fungal diseases in cotton (Gossypium hirsutum), such as anthracnose caused by Colletotrichum gossypii and ramulose caused by C. gossypii var. cephalosporioides, are responsible for large yield losses. These pathogens are seed borne and morphologically similar although they induce different symptoms, which can lead to misdiagnosis using the blotter testing method. The present study was carried out to assess the viability of using Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) markers to differentiate these pathogens. Five isolates, for each pathogen, were classified according to pathogenicity on cotton plants, and mycelial growth morphology. Conidial suspensions were sprayed on 30-day-old cotton plants and the symptoms assessed ten and 40 days after inoculation. For growth morphology 200 cottonseeds were inoculated with seven-day-old pure cultures, and the mycelial traits observed under a stereoscopic microscope seven days after inoculation. The DNA for AFLP analysis was obtained from seven-day-old fungal mycelia grown in liquid medium, using the Dneasy Qiagen protocol. Using the AFLP technique 318 polymorphic bands were selected to estimate similarities using Dice's Coefficient. The results clearly distinguished between ramulose and anthracnose isolates, which agreed with morphological and pathogenicity testing.

Genetic diversity among proso millet (Panicum miliaceum) biotypes assessed by AFLP technique

The Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) technique was used to access genetic diversity between three domestic and nine wild proso millet biotypes from the United States and Canada. Eight primer combinations detected 39 polymorphic DNA fragments, with the genetic distance estimates among biotypes ranging from 0.02 to 0.04. Colorado-Weld County black seeded and Wyoming-Platte County were the most distinct biotypes according to the dissimilarity level. A UPGMA cluster analysis revealed two distinct groups of proso millet without any geographic association. Six weed biotypes exhibiting some characters of cultivated plants were grouped together with domesticated biotypes of proso millet while the three typical wild phenotypes were clearly clustered into another group according to AFLP markers.

Assessment of silver-stained AFLP markers for studying DNA polymorphism in proso millet (Panicum miliaceum L.)

Proso millet (Panicum miliaceum L.) is a serious weed in North America. A high number of wild proso millet biotypes are known but the genetic basis of its phenotypic variation is poorly understood. In the present study, a non-radioactive silver staining method for PCR-Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) was evaluated for studying genetic polymorphism in American proso millet biotypes. Twelve biotypes and eight primer combinations with two/three and three/three selective nucleotides were used. Pair of primers with two/three selective nucleotides produced the highest number of amplified DNA fragments, while pair of primers with three/three selective nucleotides were more effective for revealing more polymorphic DNA fragments. The two better primer combinations were EcoR-AAC/Mse-CTT and EcoR-ACT/Mse-CAA with seven and eleven polymorphic DNA fragments, respectively. In a total of 450 amplified fragments, at least 339 appeared well separated in a silver stained acrylamide gel and 39 polymorphic DNA bands were scored. The level of polymorphic DNA (11.5%) using only eight pairs of primers were effective for grouping proso millet biotypes in two clusters but insufficient for separating hybrid biotypes from wild and crop. Nevertheless, the present result indicates that silver stained AFLP markers could be a cheap and important tool for studying genetic relationships in proso millet.

Molekulare Studien zur Evolution der Myrmekophytie in der Gattung Macaranga (Euphorbiaceae)

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine detaillierte phylogenetische Analyse der Ameisenpflanzen aus der Gattung Macaranga (Euphorbiaceae) und ihres verwandtschaftlichen Umfelds mit Hilfe von AFLP-Fingerprinting („amplified fragment length polymorphisms“) sowie vergleichender Analyse von mehreren nichtkodierenden Chloroplasten-DNA-Loci vorgenommen. Anhand dieser Untersuchungen sollten im Wesentlichen die folgenden Fragen geklärt werden: (1) Wie stellen sich die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den myrmekophytischen Macaranga-Sektionen Pachystemon, Winklerianae und Pruinosae dar? (2) Wie sind die einzelnen Arten dieser Sektionen miteinander verwandt? (3) Wie oft ist die Lebensweise ”Myrmekophytie” unabhängig voneinander entstanden? Gibt es Hinweise auf Reversionen? (4) Wo liegt genealogisch und auch geographisch der Ursprung der Symbiose zwischen den myrmekophytischen Macaranga-Arten und ihren Partnerameisen? (5) Welche Bedeutung spielen koevolutive Entwicklungen für das Macaranga-Crematogaster-Symbiosesystem? Ist Myrmekophytie im Sinne einer Schlüsselinnovation (Givnish, 1997) als Stimulus für eine adaptive Radiation zu betrachten? (1) Für die AFLP-Analyse wurden 108 Proben aus 43 Macaranga-Arten und 5 unbeschriebenen Morphospezies in die phylogenetische Untersuchung einbezogen. Auf der Basis von 426 Merkmalen wurden Phänogramme sowie Kladogramme rekonstruiert. Zur statistischen Absicherung wurden Bootstrap-Analysen durchgeführt und im Falle der Kladogramme darüber hinaus der „consistency“-Index bestimmt. Die AFLP-Datensätze wurden zusätzlich einer Hauptkomponentenanalyse unterzogen. Mit Hilfe der verschiedenen Untersuchungsmethoden konnten weitgehend übereinstimmende Gruppierungen bzw. evolutive Linien identifiziert werden. Die Sektionen Pachystemon und Pruinosae bilden eine jeweils gut gestützte monophyletische Gruppe. Beide sind vermutlich Schwestergruppen und damit gleich alt. Für die Monophylie der nur aus zwei Arten bestehenden Sektion Winklerianae ergab sich keine Unterstützung. Die Arten der Sektion Pruinosae sind im AFLP-Baum gut aufgelöst. Die nicht myrmekophytische M. gigantea sitzt dabei an der Basis und ist Schwestergruppe zu den myrmekophytischen Arten. Innerhalb der Sektion Pachystemon wurden mit Hilfe der AFLP-Analyse vier gut gestützte Gruppen identifiziert. Für die puncticulata-Gruppe konnte hier erstmals auf molekularer Ebene eine Zugehörigkeit zur Sekt. Pachystemon nachgewiesen werden. Der von Davies (2001) vorgenommene Ausschluss von M. recurvata aus der Sekt. Pachystemon konnte bestätigt werden. Die Verwandtschaftsbeziehungen einzelner Arten zueinander sind in den AFLP-Bäumen nicht aufgelöst. (2) Für die vergleichende Chloroplasten-Sequenzierung wurden nach Maßgabe der Sequenzvariabilität in Testsequenzierungen die Bereiche atpB-rbcL und psbI-trnS für die phylogenetische Untersuchung ausgewählt. Für die Chloroplasten-Phylogenie wurden für jeden Locus mehr als 100 Sequenzen analysiert. Neben 29 Pachystemon-Arten inkl. vier unbekannter Morphospezies, acht Pruinosae-Arten inkl. eines möglichen Hybriden und den beiden Arten der Sekt. Winklerianae wurden 22 weitere Macaranga- und 10 Mallotus-Arten in die Untersuchung einbezogen. Zwischen den südostasiatischen Arten bestanden nur geringe Sequenzunterschiede. Maximum-Parsimonie-Kladogramme wurden rekonstruiert und die Sequenzen der beiden Loci wurden sowohl einzeln, als auch kombiniert ausgewertet. Indels wurden kodiert und als separate Merkmalsmatrix an die Sequenzdaten angehangen. Innerhalb von Macaranga konnten nur wenige abgesicherte Gruppen identifiziert werden. Deutlich war die Zusammengehörigkeit der afrikanischen Arten und ihr Entstehung aus den südostasiatischen Arten. Die von Davies (2001) der Sektion Pruinosae zugeordnete M. siamensis steht deutlich außerhalb dieser Sektion. Die Arten der Sektionen Pruinosae, Pachystemon und Winklerianae bilden keine statistisch gesicherten monophyletischen Gruppen. Während der Pilotstudien stellte sich heraus, dass die Chloroplastensequenzen nahe verwandter Arten der Sektion Pachystemon weniger nach den Artgrenzen, sondern vielmehr nach geographischen Kriterien gruppierten. (3) Es wurde daher zusätzlich eine phylogeographische Analyse der Chloroplasten-Sequenzen auf der Basis eines Parsimonie-Netzwerks durchgeführt. Neben dem atpB-rbcL-Spacer und einer Teilsequenze des psbI-trnS-Locus (ccmp2) wurde dafür zusätzlich der ccmp6-Locus (ein Abschnitt des ycf3-Introns) sequenziert. Die phylogeographische Untersuchung wurde mit 144 Proben aus 41 Macaranga-Arten durchgeführt. Darin enthalten waren 29 Arten (inkl. vier Morphospezies) mit 112 Proben der Sektion Pachystemon, sieben 7 Arten (inkl. eines potentiellen Hybriden) mit 22 Proben der Sekt. Pruinosae und zwei Arten mit 5 Proben der Sekt. Winklerianae. Das voll aufgelöste statistische Parsimonie-Netzwerk umfasste 88 Haplotypen. Die Sektionen Pachystemon und Pruinosae bilden jeweils eine monophyletische Gruppe. Das geographische Arrangement der Haplotypen unabhängig von der Artzugehörigkeit könnte durch Introgression und/oder „lineage sorting“ bedingt sein. Mit Hilfe der im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Ergebnisse kann man davon ausgehen, dass eine enge Ameisen-Pflanzen-Symbiose innerhalb der Gattung Macaranga mindestens drei-, möglicherweise viermal unabhängig voneinander entstanden ist Eine Reversion hat mindestens einmal, möglicherweise häufiger in der bancana-Gruppe stattgefunden. Ob sich die Symbiose dabei in Westmalaysia oder in Borneo entwickelt hat, kann man nicht sicher sagen; Ob und inwieweit die große Artenzahl in der bancana-Gruppe als eine Folge der Myrmekophytie anzusehen ist, bleibt zunächst offen. Wesentliche Teile der vorliegenden Arbeit liegen bereits in publizierter Form vor (AFLP-Analyse: Bänfer et al. 2004; Chloroplasten-Analyse: Vogel et al. 2003; Bänfer et al. 2006).

Phylogeographie und Populationsgenetik der Arten der Gattung Fosterella (Bromeliaceae) in den südamerikanischen Anden

Die tropischen Anden sind eines der artenreichsten Gebiete der Erde. Fast die Hälfte der 45.000 in diesem Gebiet vorkommenden Gefäßpflanzenarten sind in den Anden endemisch (Myers et al. 2000). Die Gattung Fosterella (Bromeliaceae) ist eine den Anden zugeordnete Pflanzengruppe, denn die meisten ihrer 31 Arten kommen in den Anden vor. Achtzehn Arten sind kleinräumige Endemiten. Fosterella hat damit Modellcharakter für diese Region. In der vorliegenden Arbeit wurde die Evolution der Gattung in Raum und Zeit mithilfe der vergleichenden Sequenzierung von sechs plastidären Loci (atpB-rbcL, matK, psbB-psbH, rpl32-trnL, rps16-trnK, rps16-Intron) und einem nukleären Marker (PHYC) untersucht. Es wurden über 90 Akzessionen von 24 Fosterella-Arten untersucht. Mit 5,6 % informativer Merkmale innerhalb der Gattung war rpl32-trnL der informativste Chloroplastenmarker. Es wurden mit den kombinierten Sequenzdaten eine Maximum Parsimony-, eine Maximum Likelihood- und eine Bayes´sche Analyse berechnet. Weiterhin wurden biogeographische und ultrametrische Untersuchungen durchgeführt. Die 6-Locus-Phylogenie zeigt eine Aufteilung der monophyletischen Gattung Fosterella in sechs Gruppen, von denen vier – die penduliflora-, weddelliana-, weberbaueri- und micrantha-Gruppe - klar monophyletisch und gut gestützt sind. Die albicans- und die rusbyi-Gruppe bilden hingegen einen Komplex. Ultrametrische Analysen legen ein Alter der Gattung von ca. 9,6 Mio. Jahren nahe. Der geographische Ursprung von Fosterella befindet sich nach den vorliegenden biogeographischen Analysen in den Anden und nach der Biom-Analyse zu gleicher Wahrscheinlichkeit entweder in andinen Trockenwäldern (seasonally dry tropical forests, SDTFs) oder in azonalen Standorten des amazonischen Tieflands östlich der Anden. Es gab mehrere Ausbreitungsereignisse, von denen die beiden Fernausbreitungsereignisse nach Mittelamerika (F. micrantha) und in das zentrale Amazonasgebiet (F. batistana) die auffälligsten sind. Die feuchten Bergregenwälder (Yungas) der Anden wurden offenbar mehrfach unabhängig von Fosterella-Arten besiedelt. Insgesamt wurden elf nukleäre Marker (XDH, GS, RPB2, MS, ADH, MS, GLO/PI, CHS, FLO/LFY, NIAi3 und PHYC) auf ihre Anwendbarkeit für molekularsystematische Studien in Fosterella getestet. Davon konnten acht Marker erfolgreich mithilfe einer PCR amplifiziert werden. Die Fragmentgrößen lagen zwischen 350 bp und 1.500 bp. Nur für drei Loci (FLO/LFY, NIAi3 und PHYC) konnten lesbare DNA-Sequenzen in Fosterella erzeugt werden. FLO/LFY zeigte nur 1,5 % Variabilität innerhalb der Gattung. Der NIA-Locus erzeugte bei der Amplifikation mehrere Fragmente, die separat voneinander sequenziert wurden. Der Locus PHYC konnte hingegen aufgrund der guten Amplifizier- und Sequenzierbarkeit für das gesamte Probenset sequenziert werden. Dieser Marker zeigte eine Variabilität innerhalb der Gattung von 10,2 %, davon waren 6,8 % informativ. In der Phylogenie basierend auf PHYC ist Fosterella klar monophyletisch, innerhalb der Gattung zeigt sich jedoch an der Basis eine unaufgelöste Polytomie. Es lassen sich neun mehr oder weniger gut gestützte Artengruppen definieren – rusbyi-, villosula-, albicans-, weddelliana-, penduliflora-, weberbaueri-, micrantha-, robertreadii- und spectabilis-Gruppe - die sich in ihrer Zusammensetzung mit Ausnahme der weddelliana-Gruppe von den nach Chloroplastendaten definierten Gruppen unterscheiden. Viele Arten sind para- oder polyphyletisch, so z. B. F. albicans, F. penduliflora und F. rusbyi. Bei den beiden erstgenannten Arten weisen die unterschiedlichen Stellungen in Chloroplasten- und Kernphylogenie auf Hybridisierungsereignisse hin.

Genetic relationships among Arachis species based on AFLP

Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) was used to establish the genetic relationships among 20 species from seven of the nine sections of genus Arachis. The level of polymorphism among nine accessions of the cultivated peanut, A. hypogaea L., was also evaluated. Three combinations of primers were used to amplify the AFLPs. The fragments were separated in 6% denaturing acrylamide gels. A total of 408 fragments were analyzed. An average of 135.3 fragments per primer combination were scored, and the largest number of fragments was 169 using primer combination Eco RI - ACC / Mse I - CTG, while the lowest was 108, with Eco RI - ACT / Mse I - CTT. In general, the genetic relationships established using AFLPs agreed with the classification established using morphology and crossability data. The results indicated that AFLPs are good markers for establishing the relationships among Arachis species. The polymorphism detected in A. hypogaea by this method was higher than the one found with other markers, like RAPDs and RFLPs. However, our data suggest that the polymorphism detected be using AFLP with only three primer combinations is still too low to be used for any kind of genetic study in this species.

Caracterização da diversidade genética de Stryphnodendron adstringens (Mart.) Coville por marcador molecular AFLP e transferência de microssatélites

Pós-graduação em Agronomia (Horticultura) - FCA

Revisiting AFLP fingerprinting for an unbiased assessment of genetic structure and differentiation of taurine and zebu cattle

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Genetische Kartierung und QTL-Analyse agronomischer Eigenschaften der Weinrebe unter besonderer Berücksichtigung der Pilzresistenz

153 Nachkommen einer Kreuzung aus der pilzresistenten Rebsorte ‘Regent‘ und ‘Lemberger‘ als klassischer pilzsensitiver Sorte zeigen quantitative Merkmalsvariation bezüglich der Resistenz gegen Plasmopara viticola und Uncinula necator sowie für weitere Eigenschaften, die z.B. das Eintreten der Beerenreife betreffen. Auf dem Weg über die genetische Kartierung mit molekularen Markern und der Lokalisierung von QTL-Effekten konnten Hinweise auf weinbaulich relevante Genomregionen gewonnen werden; dies liefert z.B. die Basis für markergestützte Selektion bei Zuchtvorhaben mit dem Resistenzträger ‘Regent’ (vgl. auch FISCHER et al., 2004). Ein Major-QTL für die Resistenz gegen den Echten Mehltau Uncinula necator sowie zwei Major QTL für die Resistenz gegen den Erreger des Falschen Mehltau, Plasmopara viticola, traten mit hoher Signifikanz auf drei verschiedenen Kopplungsgruppen von ‘Regent‘ auf. Auch Regionen mit Relevanz für das Eintreten der Beerenreife wurden beschrieben. Über die Isolierung, Sequenzierung und anschließende Analyse einzelner Markerfragmente mit Methoden der Bioinformatik ist es gelungen, ein putatives T10P12.4-Ortholog der Weinrebe (ein thioredoxinähnliches Protein) in enger Kopplung zu einem Major-QTL-Maximum für Plasmopara viticola-Resistenz zu identifizieren, das als Kandidat für die Beteiligung an der Pathogenantwort in Frage kommt. Es konnte exemplarisch gezeigt werden, dass die eingesetzten Methoden der Kartierung und QTL-Analyse unter Verwendung PCR-basierter Markertypen wie SSR und AFLP und einer beschleunigten Analyse über computergestützte Kapillargelelektrophorese in vertretbarem Zeitrahmen bis zur Isolation potentieller Schlüsselgene führen können. Die grundsätzliche Eignung der QTL-Analyse als effizientes Werkzeug gezielter Züchtungsplanung für den Weinbau bestätigte sich. Ihre Anwendung im Rahmen der vorliegenden Dissertation hat die Basis für die Nutzung von QTL-Information bei dem Vergleich etablierter und der Entwicklung neuer Sorten gelegt und zum Verständnis von Prozessen beigetragen, die den betrachteten Eigenschaften wie der Pilzresistenz möglicherweise zu Grunde liegen. Ein großer Teil der gewonnenen Daten bringt auch die Untersuchungen anderer Kultivare voran und ist intervarietal übertragbar. Darüber hinaus haben sich Chancen für vergleichende Studien zwischen der Weinrebe einerseits und der Modellpflanze Arabidopsis thaliana sowie weiteren Kulturpflanzen andererseits abgezeichnet. Die Hinweise auf die zentrale Rolle und universelle Natur des Redox-Signalling haben interessante Perspektiven zum Verständnis organismenübergreifender physiologischer Zusammenhänge eröffnet. Dies betrifft z.B. auch die Reaktion auf Verwundung oder die Pathogenantwort.

The Spatial Signature of Biotic Interactions of a Clonal and a Non-clonal Palmetto in a Subtropical Plant Community

Spatial analyses of plant-distribution patterns can provide inferences about intra- and interspecific biotic interactions. Yet, such analyses are rare for clonal plants because effective tools (i.e., molecular markers) needed to map naturally occurring clonal individuals have only become available recently. Clonal plants are unique in that a single genotype has a potential to spatially place new individuals (i.e., ramets) in response to intra- and interspecific biotic interactions. Laboratory and greenhouse studies suggest that some clonal plants can avoid intra-genet, inter-genet, and inter-specific competition via rootplacement patterns. An intriguing and yet to be explored question is whether a spatial signature of such multi-level biotic interactions can be detected in natural plant communities. The facultatively clonal Serenoa repens and non-clonal Sabal etonia are ecologically similar and co-dominant palmettos that sympatrically occur in the Florida peninsula. We used amplified fragment length polymorphisms (AFLPs) to identify Serenoa genets and also to assign field-unidentifiable small individuals as Sabal seedlings, Serenoa seedlings, or Serenoa vegetative sprouts. Then, we conducted univariate and bivariate multi-distance spatial analyses to examine the spatial interactions of Serenoa (n=271) and Sabal (n=137) within a 20x20 m grid at three levels, intragenet, intergenet and interspecific. We found that spatial interactions were not random at all three levels of biotic interactions. Serenoa genets appear to spatially avoid self-competition as well as intergenet competition. Furthermore, Serenoa and Sabal were spatially negatively associated with each other. However, this negative association pattern was also evident in a spatial comparison between non-clonal Serenoa and Sabal, suggesting that Serenoa genets’ spatial avoidance of Sabal through placement of new ramets is not the explanation of the interspecific-level negative spatial pattern. Our results emphasize the importance of investigating spatial signatures of biotic as well as abiotic interactions at multiple levels in understanding spatial distribution patterns of clonal plants in natural plant communities.