Taxonomy and Symbiosis in Associations of Physciaceae and Trebouxia

Abstract

Die Familie der Physciaceen (lichenisierte Ascomyceten) und deren kompatible Photobionten wurden mit Hilfe von nrITS-Sequenzierungen untersucht. Es wurde Frisch- oder Herbarmaterial bearbeitet, das weltweit gesammelt worden war und 23 der 27 Physciaceengattngen repräsentierte. Die Sequenzdaten erlaubten eine differenzierte taxonomische Bearbeitung beider Biontengruppen. Basale Linien der Physciaceenphylogenie waren eng korreliert mit der Verteilung mehrerer phänotypischer Merkmale. Es konnte gezeigt werden, daß die Caliciaceen, eine andere Flechtenfamilie, die Schwestergruppe zu einer der vier Hauptlinien der Physciaceen bilden. Alle Proben der Physciaceen waren mit Algen aus der Gattung Trebouxia assoziiert. Ein Datensatz von über 300 Trebouxia nrITS-Sequenzen wurde zusammengestellt, der eine zuvor ungekannte Diversität innerhalb der Gattung Trebouxia repräsentiert. Die Taxonomie dieser Gattung wurde revidiert und ein System zur Abgrenzung und Zuordnung von nrITS-Varianten vorgeschlagen, das eine Strukturierung der gefundenen Diversität erlaubt. Viele der untersuchten Physciaceenarten erschienen hoch selektiv in Bezug auf ihre kompatiblen Photobionten. Im Gegensatz dazu konnte bei keinem der Photobionten eine Beschränkung auf nur eine Mycobiontenlinie gezeigt werden. Die Beschränkung vieler Mycobionten auf einen bestimmten Photobionten wurde als eine ökologische Abhängigkeit des Mycobionten von seinem kompatiblen Photobionten interpretiert. Daher wurde untersucht, ob Artbildungsereignisse in Trebouxia, Artbildungsereignisse in den assoziierten Physciaceen auslösen können. In einem Vergleich der Trebouxia- mit der Physciaceenphylogenie konnten jedoch keine korrelierten Verzweigungsmuster festgestellt werden. Hauptlinien der Trebouxien waren allerdings mit Umweltparametern, wie z.B. Substrat-pH und Makroklima korreliert. Die Evolution der Physciaceen war von diesen Faktoren offensichtlich deutlich weniger abhängig.Die nrSSU-Gene der Physciaceen enthielten mehr Introns als die aller anderen bekannter Organismengruppen. Der einzigartige Datensatz konnte genutzt werden, um konservierte Regionen innerhalb dieser Introns zu identifizieren. Auf diese konservierten Regionen konnten Primer konstruiert werden, die mit allen Introns einer Insertionsstelle kompatibel waren. Mit Hilfe dieser Primer konnten Introns detektiert werden, die bei der nrSSU-Sequenzierung unerkannt geblieben waren.