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Phylogeography in sexual and parthenogenetic European oribatida

dc.contributor.advisorScheu, Stefan Prof. Dr.de
dc.contributor.authorRosenberger, Martinde
dc.date.accessioned2011-01-20T06:51:11Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T14:33:03Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:13Zde
dc.date.issued2011-01-20de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B3A3-Fde
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3325
dc.description.abstractOribatiden (Hornmilben) sind eine sehr alte und artenreiche Gruppe der Chelicerata; Fossilfunde aus dem frühen Devon (vor ~380 Millionen Jahren) belegen den Ursprung der Gruppe. Molekulare Datierungen weisen jedoch auf eine weitaus ältere Entstehung der Oribatiden im Präkambrium hin (vor ~570 Millionen Jahren). Auffällig bei Hornmilben ist, dass Parthenogenese weit verbreitet ist; ca. 10% der Oribatidenarten reproduzieren parthenogenetisch und radiieren sogar, wobei aber nur 1% aller Metazoen sich parthenogenetisch reproduzieren. Sie kommen ubiquitär in Bodensystemen vor und sind wichtige Zersetzer. Der Artenreichtum (10.000 beschriebene Arten) und ihre hohe Abundanz (bis zu 400.000 Individuen pro Quadratmeter in bodensauren Wäldern der temperierten Breiten) machen Oribatiden zu idealen Modellorganismen für evolutionsbiologische und ökologische Fragestellungen. In dieser Arbeit wurde die genetische Diversität zweier sexueller und zweier parthenogenetischer europäis! cher Oribatiden mit molekularen Markern untersucht. (1) Genetische Diversität von im Boden lebendem Mikroarthropoden Der Artenreichtum und die genetische Diversität Europas wurden durch die letzte Eiszeit stark beeinflusst. Mit Hilfe des mitochondrialen Gens der Cytochromoxidase I (COI) wurden die Auswirkungen auf die im Boden lebende Hornmilbe Steganacarus magnus untersucht. Die hohe intraspezifische Varianz der COI auf Nukleotid- (32% unkorrigierte p-Distanz) und Proteinebene (5% unkorrigierte p-Distanz) zeigen deutlich, dass die pleistozäne Vereisung auf die im Boden lebende Art S. magnus keinen starken Einflüsse ausgeübt hat. Die hohe Nukleotidvarianz weist daraufhin, dass diese Art die Eiszeit in kryptischen Refugien überdauert hat, wogegen sie im Miozän oder sogar schon früher diversifiziert ist und sich im Holozän weiter verbreitet hat. (2) Kryptischer Artenkomplex in Steganacarus magnus Über 3% innerartliche Varianz in mitochondrialer DNS weist auf einen kryptischen Artenkomplex hin. Die innerartliche Varianz bei der sexuellen Oribatide S. magnus lag bei bis zu 32%, was auf einen kryptischen Artenkomplex hindeutet. Um festzustellen, ob es sich tatsächlich um einen kryptischen Artenkomplex handelt, wurden COI und das nukleare Gen des Elongationsfaktors 1 alpha (ef 1α) untersucht. Das Ergebnis zeigte keinen kryptischen Artenkomplex in S. magnus, da sich die Topologien der phylogenetischen Bäume unterschieden, was darauf hindeutet, dass Individuen der verschiedenen mitochondrialen Linien untereinander Nachkommen produzieren. (3) Unterschiedliche vor- und nacheiszeitlichen Kolonisation von Europa durch sexuelle und parthenogenetische Oribatiden Bodenorganismen können niedrige Temperaturen über einen längeren Zeitraum unbeschadet überdauern und sind daher nur wenig von den Eiszeiten beeinflusst worden. Um herauszufinden, ob parthenogenetische und sexuelle Bodenorganismen sich in ihren nacheiszeitlichen Kolonisationsmustern unterscheiden, wurde der mitochondriale Marker COI von zwei parthenogenetischen (Nothrus silvestris, Platynothrus peltifer) und zwei sexuellen Oribatidenarten (Achipteria coleoptrata, S. magnus) europaweit untersucht. Jede Oribatidenart zeigte ein anderes Muster der Kolonisation von Europa. A. coleoptrata, S. magnus und P. peltifer wiesen eine hohe Nukleotidvarianz auf (19% A. coleoptrata, 31% S. magnus, 20% P. peltifer), wobei nur die sexuellen Arten auch eine hohe Proteinvarianz hatten (3% A. coleoptrata, 4% S. magnus). N. silvestris zeigte eine geringe Nukleotid- (2%) und Proteinvarianz (0%). Die hohe Nukleotidvarianz weist auf einen präglazialen Ursprung hin (mit einer Radiation im Miozä! n) während die geringe Nukleotidvarianz auf einen postglazialen Ursprung hinweist (und eine Radiation im Holozän). Die hohe Proteinvarianz bei sexuellen und die niedrige Proteinvarianz bei parthenogenetischen Oribatiden bietet Hinweise auf Mechanismen für die Aufrechterhaltung sexueller Reproduktion.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titlePhylogeography in sexual and parthenogenetic European oribatidade
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedPhylogeograhie von sexuellen und parthenogenetischen europäischen Oribatidende
dc.contributor.refereeScheu, Stefan Prof. Dr.de
dc.date.examination2010-12-07de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaftende
dc.subject.dnbBiologiede
dc.description.abstractengOribatid mites (Acari, Oribatida) are a species rich group which may form the oldest group of Chelicerata, as indicated by fossils from Devonian sediment (~380 million years) and molecular clock data (~570 million years). They are ubiquitous soil living arthropods and important decomposers. In oribatid mites parthenogenesis is common, about 10% of the individuals reproduce parthenogenetically, and they likely radiated while being parthenogenetic. Their high abundance (up to 400.000 individuals per square meter in temperate and boreal forest soils) and their species richness (10.000 described species) render oribatid mites ideal model organisms to answer evolutionary and ecological questions. Using molecular markers I investigated the genetic diversity of two sexual and two parthenogenetic European oribatid mite species. (1) Genetic diversity in soil living microarthropods Pleistocene glaciations shaped the genetic and species diversity of Europe. Using the mitochondrial gene of the cytochrome c oxidase (COI) I investigated the genetic structure of the soil living oribatid mite species Steganacarus magnus. The high intraspecific genetic variance of COI at nucleotide (32% uncorrected p-distance) and protein level (5% uncorrected p-distance) suggests that the climatic change had no strong influence on S. magnus. It survived the last ice ages in cryptic refugia, radiated in the Miocene or earlier and colonized Europe after the last ice age from cryptic refugia. (2) Cryptic species complex in Steganacarus magnus Intraspecific variance of mitochondrial DNA higher than 3% indicates a cryptic species complex. The high intraspecific distance in COI of the oribatid mite species S. magnus (up to 32%) indicates the existence of cryptic species. Using one mitochondrial (COI) and one nuclear marker (elongation factor 1 alpha; ef 1α) I investigated if there is a cryptic species complex in S. magnus. The results suggest that S. magnus does not comprise a cryptic species complex; phylogenetic trees of the genes studied were different indicating recombination between lineages. (3) Post- and pre-glacial colonization of Europe by sexual and parthenogenetic oribatid mite species Belowground organisms could have survived low temperatures undamaged and therefore survived the ice age in cryptic refugia. Using the molecular marker COI I investigated the colonization events of two sexual (Achipteria coleoptrata, S. magnus) and two parthenogenetic (Nothrus silvestris, Platynothrus peltifer) European oribatid mite species. Each oribatid mite species showed a different colonization pattern of Europe. A. coleoptrata, S. magnus and P. peltifer had high nucleotide divergences (19% A. coleoptrata, 31% S. magnus, 20% P. peltifer) but only the two sexual oribatid mite species also had high protein divergences (3% A. coleoptrata, 4% S. magnus). N. silvestris had low nucleotide (2%) and protein (0%) divergences. The results indicate that A. coleoptrata, S. magnus and P. peltifer radiated in the Miocene and survived the Pleistocene ice ages in cryptic refugia. IN contrast, N. silvestris did not survive the ice age in cryptic refugia but colonized Central and Norther! n Europe thereafter and radiated in the Holocene. The high protein variance in sexual and the low variance in parthenogenetic oribatid mites provided hints on mechanisms responsible for the maintenance of sexual reproduction.de
dc.contributor.coRefereeMaraun, Mark PD Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeBrose, Ulrich Prof. Dr.de
dc.subject.topicGöttingen Centre for Biodiversity and Ecology (GCBE)de
dc.subject.gerPhylogeographiede
dc.subject.gerOribatidende
dc.subject.gerCytochrom-c-oxidase Ide
dc.subject.gerkryptischer Artenkomplexde
dc.subject.engPhylogeography. Oribatidade
dc.subject.engcytochrome c oxidase Ide
dc.subject.engcryptic species complexde
dc.subject.bk42.65de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2772-2de
dc.identifier.purlwebdoc-2772de
dc.affiliation.instituteGöttinger Zentrum für Biodiversitätsforschung und Ökologie (GZBÖ)de
dc.subject.gokfullWLde
dc.identifier.ppn656407921de


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