The role of polyploidy in the systematics and evolution of arctic alkali grass («Puccinellia») in North America

• Main Author: Consaul, Laurie Lynn
• Other Authors: Marcia J Waterway (Supervisor)
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: McGill University 2008
• Subjects: Biology - Botany; Arctic; Arctique*
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=18657

In many plant groups, the number of polyploid species increases as one travels further north from the tropics to the Arctic, but little is known about whether any of the arctic species, diploid or polyploid, have origins in the Arctic. I use flow cytometry, AFLP data, sequences of nuclear ribosomal DNA and chloroplast DNA, restriction site analysis, pollen fertility determinations, field morphology, and common garden experiments to investigate the taxonomic limits of diploid putative parental species and to taxonomically delimit and investigate the origins of three polyploid species of Puccinellia (Poaceae) that are widespread in the North American Arctic. Six arctic diploid species are genetically and/or morphologically distinct, forming two lineages, while the two temperate North American diploid species form a third lineage. I synonymize three species into P. arctica, and describe a new diploid species, P. banksiensis, which is found only in the western North American Arctic. The three polyploid species, tetraploid P. bruggemannii, hexaploid P. angustata, and primarily octoploid P. andersonii are genetically distinct. They show allopolyploid origins, having AFLP bands and sequence mutations of two arctic diploids and the arctic triploid/tetraploid P. phryganodes. Puccinellia bruggemannii has a different nuclear ribosomal DNA history than P. angustata and P. andersonii, interpreted as resulting from different paths of concerted evolution, but all three share a similar chloroplast history. About 10% of hexaploid specimens had hybrid AFLP patterns and accompanying morphological intermediacy. Evidence from unique AFLP bands, nrDNA sequence differences, and current geographic distributions suggests that introgression accounts for these hybrid patterns. In common garden experiments, half of the characters had significantly different values between field and common garden specimens, but these “plastic” characters changed depending on the species pair analyzed and Il existe une augmentation d'especes polyploïdes dans plusieurs groupes de plantes situe dans les tropiques jusqu'au nord de l'arctique, cependant peu est connu des localités de leurs origines. Pour étudier les limites taxonomiques des espèces diploïdes et pour taxonomiquement délimiter et étudier les origines des trois espèces polyploïdes de Puccinellia (Poaceae), qui sont répandues dans l'arctique américain du nord, j'ai employé les méthodes de la cytométrie en flux, des données d'AFLP, des séquençages de l'ADN, de l'analyse des sites de restriction, et des expériences de jardinage. Six espèces diploïdes arctiques sont génétiquement et/ou morphologiquement distinctes, formant deux lignées, alors que les deux espèces diploïdes des américaines du nord tempérées forment une troisième lignée. Je mets en synonymie trois espèces dans P. arctica, tout en décrivant une nouvelle espèce diploïde, P. banksiensis, qui n'est trouvé que dans l'arctique américain du nord occidental. Les trois espèces polyploïdes : la P. bruggemannii (tétraploïde), la P. angustata (hexaploïde), et la P. andersonii (octoploïde), sont génétiquement distinctes. Elles montrent des origines d'allopolyploïd, ayant des bandes d'AFLP et des mutations de séquençages de deux diploids arctiques et de la triploïde/tetraploïde P. phryganodes arctique. L'histoire ribosomal nucléaire de l'ADN de P. bruggemannii est différente de celui de la P. angustata et de la P. andersonii, mais chacune sont semblable en ce qui concerne les chloroplastes. Environ 10% des spécimens hexaploïdes avait des modèles hybrides d'AFLP qui était accompagné par des caractères morphologiques intermédiaires. Dans des expériences communes de jardin, la moitié des caractères avaient des valeurs statistiquements différentes lors que les spécimens de champ et les spécimens communs de jardin ont été comparés, mais ces caractères "plastique" ont changé selon la paire d'es