Trichomanes pinnatum -saniaislajikompleksin taksonomiaa selvittämässä

Abstract

Amazoniassa ja Panamassa tehdyissä lajistokartoituksissa on huomattu Hymenophyllaceae heimoon kuuluvan Trichomanes pinnatum Hedw. -lajin alla olevan kasveja, jotka ulkomuotonsa ja ekologiansa perusteella vaikuttavat omilta lajeiltaan ja, joita on kasvien erojen takia kutsuttu väliaikaisin nimin Trichomanes sp. 1, Trichomanes sp. 4 ja Trichomanes pinnatum. Pro gradu -tutkielmassani tarkastelen, löytyykö näiden alustavien ryhmien mahdolliselle lajistatukselle näyttöä kasvien genetiikasta. Tähän käytän kartoituksissa kerätyistä kasvinäytteistä eristettyä DNA:ta sekä tutkimuslinjojen maaperänäytteistä analysoitua kationisumma-aineistoa. Maaperän kationisumman on todettu aiemmissa tutkimuksissa olevan tärkeä selittäjä neotropiikin terrestristen saniaislajien levinneisyyksille. Valitsin kolme kloroplasti-DNA:n geenien välistä aluetta. Analyyseihin otin mukaan T. hostmannianum (Klotzsch) Kunze, T. cellulosum Klotzsch ja T. vittaria DC -lajit, jotka ovat läheistä sukua T. pinnatum -kompleksille. Kloroplasti-DNAalueiden linjattujen sekvenssien ja linjausten aukkojen perusteella tein Bayesilaisen analyysin, jonka tuloksena sain näytteiden todennäköisimpiä sukulaisuussuhteita kuvaavan konsensuspuun. Analyysin tuottamassa konsensuspuussa näytteet eivät ryhmittyneet, kuten ne oli morfologian perusteella määritetty. Tämän vuoksi en voinut tehdä tilastollista analyysia kaiken olemassa olevan aineiston pohjalta, vaan pystyin käyttämään ekologista aineistoa vain näytteiltä, joista DNA oli eristetty. Bayesilaisen analyysin konsensuspuun rinnalle tein kuvaajan, jossa näkyy kunkin näytteen keruulinjan logaritmimuunnettu kationisumma sekä näiden oksakohtainen keskiarvo. Konsensuspuun perusteella kasvimuseoon kerättyjä prässättyjä näytteitä käytiin läpi ja joitain näytteitä uudelleen määritettiin. Puun tyvelle asettui yksi selkeä ryhmä, joka vaikuttaa lupaavalta ja on mahdollisesti oma lajinsa. Tähän ryhmään kuuluvat yksilöt ovat myös ulkomuodoltaan keskenään samankaltaisia. Ryhmän näytteet nimettiin uudelleen Trichomanes sp. 15 -taksoniksi. Muita lupaavia ryhmiä ovat T. sp. 1, Panamasta kerättyjen T. pinnatum -näytteiden ryhmä sekä yksittäinen Panamasta kerätty näyte, joka päätyi puussa omaan oksaansa. Näytteet vaatisivat vielä lisätutkimusta, etenkin tuma-DNA:n tutkiminen voisi tuoda selvyyttä mahdollisiin lajirajoihin ja näiden hybrideihin.

While doing species inventories on transects in Amazonia and Panama it has been noticed that there are plants under the species Trichomanes pinnatum Hedw. in Hymenophyllaceae family that by their appearance and ecology might be their own species. Hence information and samples of these plants have been collected with temporary names of Trichomanes sp. 1, Trichomanes sp. 4 and Trichomanes pinnatum. In this study I explore whether there is genetic evidence for the presence of several species under this species complex. For this I used the DNA extracted from the plant samples and the cation sum data that has been analyzed from the soil samples collected from the transects. In earlier studies, cation sum has been found to be an important variable explaining the occurrence of a terrestrial fern species in the Neotropics. From the extracted DNA I chose three inter-genic regions from the chloroplast DNA. As outgroups I took the close relatives for the species complex T. hostmannianum (Klotzsch) Kunze, T. cellulosum Klotzsch and T. vittaria DC. I ran a Bayesian analysis based on the aligned sequences of the three cpDNA-regions and the gaps in their alignment. From the analysis I got a consensus tree that depicts the most likely phylogenetic relationships between the plant samples. As the branches of the tree did not follow the expected groups given to the samples based on their morphology, I could not use all the existing data to run statistical analyses to see if there are statistical differences between the ecological niches of the possible species. I could only use the information of the plants that had had their DNA sequenced. I built a chart next to the Bayesian consensus tree visualizing the logarithm transformed cation sum of the transect where the sample has been collected and the mean between these values inside the branch. Based on the consensus tree we also investigated if there are systematic morphological differences between plants in different branches. Some names of the plants were updated. The most promising result from the study was the plant group which was renamed as Trichomanes sp. 15. Based on the basal position of the branch and the consistent morphology of the plant samples it seems likely that it forms a true new species. Other promising groups are T. sp. 1 group, the T. pinnatum plants collected from Panama and a singular plant sample which is also collected from Panama. A further study of these plants is needed. A study of the nuclear DNA could be especially beneficial to clarify potential species and their hybrids.