Agonosoma trilineatum (Heteroptera: Scutelleridae) a biological control agent of the weed bellyache bush, Jatropha gossypiifolia (Euphorbiaceae)

Bellyache bush, Jatropha gossypiifolia L., is a serious weed of northern Australia. Agonosoma trilineatum (F.) is an insect from tropical America released in Australia in 2003 as a biological control agent against bellyache bush. It feeds on seeds and has the potential to reduce seed production, thereby potentially reducing the rate of spread and recruitment. To test the host specificity of A. trilineatum, four biological responses to host plant species were determined: development of nymphs, oviposition preferences, adult feeding and frequency of mating. Development of nymphs to adults and adult feeding only occurred on three Jatropha spp. These species also supported mating and oogenesis but only J. gossypiifolia was accepted for oviposition. Mating did not occur in the presence of other plant species. The evidence indicates that there is little risk associated with the release of this insect species in Australia and probably other countries where this weed is a problem. The probability of this insect expanding its host range is low because multiple aspects of the biology would need to change simultaneously. A. trilineatum was released in Australia between 2003 and 2007. A Climex model indicated that coastal areas of Queensland and the Northern Territory would be climatically most suitable for this insect.

The not-so-Irish spurge: Euphorbia hyberna (Euphorbiaceae) and the Littletonian plant ‘steeplechase’

The disjunct distributions of the Lusitanian flora, which are found only in south-west Ireland and northern Iberia, and are generally absent from intervening regions, have been of great interest to biogeographers. There has been much debate as to whether Irish populations represent relicts that survived the Last Glacial Maximum (LGM; approximately 21 kya), or whether they recolonized from southern refugia subsequent to the retreat of the ice and, if so, whether this occurred directly (i.e. the result of long distance dispersal) or successively (i.e. in the manner of a ‘steeplechase’, with the English Channel and Irish Sea representing successive ‘water-jumps’ that have to be successfully crossed). In the present study, we used a combined palaeodistribution modelling and phylogeographical approach to determine the glacial history of the Irish spurge, Euphorbia hyberna, the sole member of the Lusitanian flora that is also considered to occur naturally in south-western England. Our findings suggest that the species persisted through the LGM in several southern refugia, and that northern populations are the result of successive recolonization of Britain and Ireland during the postglacial Littletonian warm stage, akin to the ‘steeplechase’ hypothesis.

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).

Production of bioactive diterpenoids in the Euphorbiaceae depends on evolutionarily conserved gene clusters

The Euphorbiaceae produce a diverse range of diterpenoids, many of which have pharmacological activities. These diterpenoids include ingenol mebutate, which is licensed for the treatment of a precancerous skin condition (actinic keratosis), and phorbol derivatives such as resiniferatoxin and prostratin, which are undergoing investigation for the treatment of severe pain and HIV, respectively. Despite the interest in these diterpenoids, their biosynthesis is poorly understood at present, with the only characterized step being the conversion of geranylgeranyl pyrophosphate into casbene. Here, we report a physical cluster of diterpenoid biosynthetic genes from castor (Ricinus communis), including casbene synthases and cytochrome P450s from the CYP726A subfamily. CYP726A14, CYP726A17, and CYP726A18 were able to catalyze 5-oxidation of casbene, a conserved oxidation step in the biosynthesis of this family of medicinally important diterpenoids. CYP726A16 catalyzed 7,8-epoxidation of 5-keto-casbene and CYP726A15 catalyzed 5-oxidation of neocembrene. Evidence of similar gene clustering was also found in two other Euphorbiaceae, including Euphorbia peplus, the source organism of ingenol mebutate. These results demonstrate conservation of gene clusters at the higher taxonomic level of the plant family and that this phenomenon could prove useful in further elucidating diterpenoid biosynthetic pathways.

Croton laceratoglandulosus (Euphorbiaceae s.s.), a new glandular-stipulate species from Brazil and Bolivia, and its systematic position based on molecular analysis

Croton laceratoglandulosus, a new species from the dry forests of the Brazilian states of Piaui, Ceara, Bahia and Minas Gerais, and the Bolivian department of Santa Cruz, is described and illustrated here. Molecular sequence data demonstrate that it is most closely related to the taxa of Croton section Cascarilla, and not to sections Medea or Barhamia, which also have glandular calyces and laciniate stipules. (C) 2008 The Linnean Society of London, Botanical Journal of the Linnean Society, 2008, 158, 493-498.

Croton campanulatus (Euphorbiaceae s.s.), a new species from the Brazilian Atlantic rain forest

Croton campanulatus, a new species from southeastern Brazil in the states of Minas Gerais and Rio de Janeiro, is here described and illustrated. Morphological data indicate that this species belongs to Croton section Cleodora based on its arborescent habit, pistillate flowers with imbricate sepals, reduced petals, and multifid styles that are fused at the base.