Indigenous Knowledge, morphological variation and genetic diversity of Kava (Piper methysticum Forst.) in Merauke, Papua, Indonesia
von Konstantina Maria Brigita Kameubun
Datum der mündl. Prüfung:2013-12-17
Erschienen:2014-05-16
Betreuer:Prof. Dr. Michael Mühlenberg
Gutachter:Prof. Dr. Reiner Finkeldey
Gutachter:Prof. Dr. Michael Mühlenberg
Gutachter:Prof. Dr Eckard Heymann
Gutachter:Prof. Dr. Erwin Bergmeier
Gutachter:Prof. Dr. Rainer Willmann
Gutachter:Prof. Dr. Martin Ziehe
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Name:Kameubun Konstantina_Dissertation.pdf
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Format:PDF
Description:Kameubun Konstantina Dissertation
Zusammenfassung
Englisch
Papua Province harbors a very rich biodiversity yet to be discovered entirely for research. Various plants serve as a drug and are traditionally used by the community. The Marind tribe is located in the district of Merauke in Southern Papua. Based on the geographical conditions, the society of the Marind tribe is divided into three groups, namely Marind pantai (or Marind dufh), Marind rawa (or Marind bob) and Marind darat (or Marind degh). One of the most important traditionally used plant species is Piper methysticum, the so-called “Wati”. Wati leaves contain active substances which have a sedative effect and cause enduring sleep. The pharmacological effects are known by the indigenous people of the tribes for long. The species is used as traditional medicine and as a beverage. Hence, it is important for social interaction between individuals and community groups. In addition, Wati growing in the region of the Marind tribe shows a high diversity in morphology. The indigenous people have specific local names for each variety or cultivar. Because of the importance of Wati the plant species is widely used in ethno-botanical studies. They can be carried out based on the knowledge of the three ethnic groups in terms of morphological characterization, utilization, cultivation and preservation of Wati. Methods in the present study included survey methods and participatory observations. The locations of research were chosen from 32 villages. Informants were selected by using a purposive sampling technique. Data were collected mainly by semi-structural and open interviews with more than 100 people of the community. This research used two primary approaches which were the emic approach and ethnic approaches. The emic approach is a method based on ethnological research to get a description about the perception and the concept of tribal people or the location of the object to be studied. The ethnic approach is used to analyze the perception and concept of traditional knowledge of local people on evidence based on scientific taxonomy and genetics. Methods in the botanical study aimed at clarifying the taxonomy by analysis of the collected field data from the survey methods and observation. This methodology is used for inventories of the Wati plant gardens and all types of varieties of the Wati plant in each village. The observation method is used for identifying the specific character of the Wati plant morphology in the gardens and to find out how local people use the plant in their daily life. Stems, leaves and flowers were taken from Wati plants for building dry herbarium specimens for identification purposes at the Bogoriense herbarium laboratory in Bogor, Indonesia, and compared to literature, if necessary. The world-wide distribution of Piper methysticum is presented based on the data of herbarium collections of different institutions. It was looked at the genetic diversity in order to align it with morphologic and anatomic data of the Wati plant. Genetic studies were conducted in respect of each laboratory involved. For these genetic analyses nuclear microsatellite markers (nSSRs) and chloroplast microsatellite markers (cpSSRs) were used. The samples from the different plant populations were taken according to the geographical distribution of Marind society as there are Marind Land, Marind Beach and Marind Swamp. The fresh leaves of the Wati plants were taken from three populations. Each population 137 consisted of 30 individual plants per cultivar as a sample. The total number of samples was 172. This research used nine nuclear microsatellite markers or primers (nSSRs) and three chloroplast microsatellite markers or primers (cpSSRs), but only four primers were amplified: PN B5, PN D10, PN G11 and ccmp2. The results of ethno-botanical research show that Wati is considered as sacred and the species is included in every ritual ceremony. Hence, Wati is strongly linked with the culture of the Marind tribe. Procedures of processing rituals and cultivation of the Wati plant among the three groups of the Marind tribe differ but the purpose of utilization is the same throughout the groups. The knowledge of the Marind tribe how to use it as a beverage, for ritual ceremonies and how to cultivate it is similar to the knowledge of other people in the South Pacific region. In general, there is a different practice for utilization, identification and classification, cultivation and handling practice of the Wati plant among the three groups of the Marind tribe. This research also investigates the Wati cultivars under the aspects of morphology (growth form), anatomy (trichoma and stomata features) and genetics. It resulted that morphological variations show no variations in genetics (no corresponding differences). The different morphology of the cultivars is used for classification in respect of habitus (life form) (shrub size ± 1 m, 2 m, compared to P.wichimannii with 4 m, looking like a small tree), stem color (green, brownish to red color), lenght of stem internodes (1-2 cm, 2-11 cm, 4-14 cm, compared to P.wichimannii, >15cm), leaf thickness (rather thick, thick; P.wichimannii with thin leaves), leaf softness (rather soft, rather stiff; P. wichimannii as soft). Anatomically, methysticum differs at species level from other Piper species like P.wichimannii and Piper gibilimbum by different types of trichoma. The differences are also confirmed by genetics: Genetic diversity did not reveal any variation in the allelic richness between cultivars of Piper methysticum species in Merauke area, as no different alleles could be found, only outside of Piper methysticum species. The following alleles could be found in cultivars of Piper methysticum: (Cultivar Babid: 7 alleles of nSSRs and 1 allele of cpSSRs), (Cultivar Safurawe: 8 alleles of nSSRs and 1 allele of cpSSRs), (Cultivar Munana: 8 alleles of nSSRs and 1 allele of cpSSRs), (Cultivar Wati Kuning: 7 alleles of nSSRs and 1 allele of cpSSRs), Piper wichimannii (11 alleles of nSSRs and 1 allele of cpSSRs), Piper betle (17 alleles of nSSRs and 2 alleles of cpSSRs). The differences show a clear separation at species level methysticumwichimannii- betle. Within population diversity, the three polymorphic nuclear microsatellite markers generated a total of 20 alleles for the 3 species. The number of alleles per locus ranged from 2 for PN G11 to 11 for PN D10. The highest polymorphic level found in Piper methysticum species on PN D10 locus are 9 alleles, Piper betle and Piper wichimannii on PN D10 and PN G11 locus are 7 alleles, Piper methysticum on PN G11 locus are 5 alleles. In genetic diversity among population the highest number of alleles per species per population were: Piper methysticum in Marind Swamp with 9 alleles, Marind Beach and Marind Land populations with 8 alleles, Piper wichimannii only in Marind Land with 11 alleles and Piper betle in Marind Swamp with 13 alleles, Marind Land with 11 alleles and the last is Marind Beach with 10 alleles. In order to identify Wati plant variants and to clarify the status of Wati plant in Merauke area based on indigenous knowledge as well as on the 138 morphological and genetic character it was found that Wati plant comprises the species Piper wichmannii and Piper methysticum. Piper methysticum comprises five cultivars, namely Babid, Wati Kuning, Safurawe, Palima and Munana. This Wati plant (Piper methysticum and Piper wichimannii) distribution is only found in Melanesia, Micronesia and Polynesia which are integral regions of Oceania. To clarify the taxonomic status of the Wati plant (Piper methysticum and Piper wichimannii) in Merauke genetic investigations need to be carried out to discover new haplotypes that are to be expected in other Wati plant samples from Papua and other islands.
Keywords: Indigenous knowledge; morphological; genetic; Kava (Piper methysticum); Merauke; Papua; Indonesia
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Die Provinz Papua birgt eine äußerst vielfältige Biodiversität, die es noch
von der Forschung zu entdecken gilt. Verschiedene Pflanzen dienen als Wirkstoff
und werden traditionell von den Einwohnern angewendet. Der Marind-Stamm lebt
im Distrikt Merauke im südlichen Papua. Aufgrund der geographischen
Gegebenheiten unterteilt sich der Marind-Stamm in drei Gruppen, die Marind
pantai (oder Marind dufh), Marind rawa (oder Marind bob) und Marind darat
(oder Marind degh). Eine der am häufigsten traditionell verwendeten
Pflanzenarten ist Piper methysticum, das sogenannte Wati. Die Wati-Blätter
enthalten aktive Substanzen, die eine sedative Wirkung haben und einen
langanhaltenden Schlaf verursachen. Die pharmakologischen Effekte sind den
Eingeborenen seit langem bekannt. Die Spezies wird als traditionelle Medizin und
als Getränk verwendet. Daher kommt ihr eine Bedeutung für die soziale
Interaktion zwischen Einzelpersonen und Gruppen der Gemeinschaft zu. Zudem
zeigt Wati, das in der Region des Marind-Stammes wächst, eine hohe
morphologische Diversität. Die Eingeborenen haben besondere lokale Namen für
jede Sorte oder Cultivar. Aufgrund der Bedeutung von Wati ist diese Art häufig
Gegenstand ethnobotanischer Studien. Diese können auf Grundlage des Wissens
der drei ethnischen Gruppen hinsichtlich der morphologischen Charakterisierung,
der Verwendung, dem Anbau und dem Schutz von Wati durchgeführt werden.
Die Methoden in der vorliegenden Studie umfassen Erfassungsmethoden
und partizipative Beobachtungen. Die Orte für die Untersuchung wurden in 32
Dörfern gewählt. Informanten wurden nach einem zweckgeleiteten
Stichprobenverfahren ausgewählt. Die Daten wurden hauptsächlich durch
semistrukturierte und offene Interviews mit mehr als 100 Personen der
Gemeinschaft erhoben. Diese Untersuchung verwendete zwei grundsätzliche
Ansätze, den emischen und den ethnischen Ansatz. Der emische Ansatz stellt eine
auf ethnologischer Forschung beruhende Methode dar, um zu einer Beschreibung
der Wahrnehmung und der Vorstellung der Stammesangehörigen oder der Stelle
des zu erforschenden Objektes zu gelangen. Der ethnische Ansatz wird auf
Evidenzbasis von wissenschaftlicher Taxonomie und Genetik zur Analyse der
Wahrnehmung und der Vorstellung von traditionellem Wissen der Bevölkerung
vor Ort angewandt. Die Methoden in der botanischen Studie waren darauf
gerichtet, die Taxonomie über die Analyse der gesammelten Felddaten aus den
Erfassungsmethoden und der Beobachtung aufzuklären. Diese Methodologie wird
zur Erstellung eines Inventars von Wati-Gärten und aller Wati-Sorten in jedem
Dorf verwendet. Die Beobachtungsmethode wird zur Identifikation des
spezifischen Charakters der Morphologie von Wati in den Gärten verwendet und
um herauszufinden, wie die Bevölkerung vor Ort die Pflanze in ihrem alltäglichen
Leben verwendet. Von Wati wurden Stiele, Blätter und Blüten zur Erstellung
eines Trockenherbariums zur Bestimmung im Bogoriense Herbarium-Labor in
Bogor (Indonesien) entnommen und falls nötig mit der Literatur abgeglichen. Die
weltweite Verbreitung von Piper methysticum wird auf der Basis der Daten von
Herbarien anderer Institutionen vorgestellt. Die genetische Diversität wurde zum
Abgleich der morphologischen und anatomischen Daten von Wati untersucht.
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Genetische Studien wurden für jedes beteiligte Labor durchgeführt. Für diese
genetischen Analysen wurden nuclear microsatellite markers (nSSRs) und
chloroplast microsatellite markers (cpSSRs) verwendet. Die Proben von den
unterschiedlichen Pflanzenpopulationen wurden gemäß der geographischen
Verteilung der Marind-Gesellschaft (Land-Marind, Strand-Marind und Sumpf-
Marind) entnommen. Frische Wati-Blätter wurden von den drei Populationen
entnommen. Jede Population bestand aus 30 einzelnen Pflanzen pro Cultivar als
Probe. Die Gesamtzahl der Proben belief sich auf 172. Diese Untersuchung
verwendete neun nuclear microsatellite markers or Primer (nSSRs) und drei
chloroplast microsatellite markers oder Primer (cpSSRs), aber nur vier Primers
wurden amplifiziert: PN B5, PN D10, PN G11 und ccmp2.
Die Ergebnisse der ethnobotanischen Studie zeigten, dass Wati als
heilig betrachtet und die Art bei jeder rituellen Zeremonie verwendet wird. Somit
ist Wati eng mit der Kultur des Marind-Stammes verbunden. Die Prozeduren der
Zubereitungsrituale und der Anbau von Wati unterscheiden sich bei den Gruppen
des Marind-Stammes, aber der Verwendungszweck ist bei allen Gruppen derselbe.
Das Wissen des Marind-Stammes, wie es als ein Getränk und für rituelle
Zeremonien verwendet wird und wie es angebaut wird, ähnelt dem Wissen
anderer Völker in der Südpazifik-Region. Im Allgemeinen wird Wati bei den drei
Gruppen des Marind-Stammes unterschiedlich angewendet, identifiziert und
klassifiziert, angebaut und gehandhabt. Diese Arbeit untersucht auch die
Zuchtsorten von Wati hinsichtlich ihrer Morphologie (Wuchsform), Anatomie
(Eigenchaften der Trichome und Stomata) und Genetik. Es zeigte sich, dass
morphologische Variationen keine Entsprechung in der Genetik fanden. Die
unterschiedliche Morphologie der Cultivare wird für die Klassifikation
hinsichtlich des Habitus (Lebensform) (Strauchgröße ± 1 m, 2 m, verglichen mit
P.wichimannii mit 4 m, der wie ein kleiner Baum aussieht), Stammfarbe (grün,
bräunlich bis rot), Länge der Internodien (1-2 cm, 2-11 cm, 4-14 cm, verglichen
mit P.wichimannii, >15cm), Blattdicke (eher dick, dick; dünne Blätter bei
P.wichimannii), Weichheit der Blätter (eher weich, eher steif; bei P.wichimannii
weich). Anatomisch unterscheidet sich methysticum auf der Ebene der Art von
anderen Piper-Spezies wie P.wichimannii und Piper gibilimbum durch
unterschiedliche Trichome. Die Unterschiede spiegeln sich ebenfalls in der
Genetik wieder: die genetische Diversität variierte nicht in der Anzahl der Allele
zwischen Piper methysticum-Cultivaren in der Region Merauke, da
keineunterschiedlichen Allele gefunden werden konnten, nur außerhalb der Art
Piper methysticum. Die folgenden Allele konnten in den Cultivaren von Piper
methysticum gefunden warden: (Cultivar Babid: 7 nSSR-Allele und 1 cpSSRAllel),
(Cultivar Safurawe: 8 nSSR-Allele und 1 cpSSR-Allel), (Cultivar Munana:
8 nSSR-Allele und 1 cpSSR-Allel), (Cultivar Wati Kuning: 7 nSSR-Allele und 1
cpSSR-Allel), Piper wichimannii (11 nSSR-Allele und 1 cpSSR-Allel), Piper
betle (17 nSSR-Allele und 2 cpSSR-Allele). Die Unterschiede zeigen eine klare
Trennung auf Ebene der Art zwischen methysticum, wichimannii und betle.
Innerhalb der Diversität der Populationen generierten die drei polymorphic
nuclear microsatellite markers insgesamt 20 Allele in den 3 Spezies. Die Anzahl
der Allele pro Locus lag im Bereich von 2 für PN G11 bis zu 11 für PN D10. Die
höchste Anzahl an Polymorphismen, die in Piper methysticum für den Locus PN
D10 gefunden wurden, betrug 9, bei Piper betle und Piper wichimannii sind es für
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die Loci PN D10 und PN G11 7 Allele, bei Piper methysticum auf dem Lokus PN
G11 5 Allele. Bei der genetischen Diversität zwischen den Populationen ergab
sich die höchste Anzahl an Allelen pro Spezies pro Population wie folgt: Piper
methysticum bei den Sumpf-Marind 9 Allele, bei den Populationen der Strandund
Land-Marind 8 Allele, Piper wichimannii nur bei den Land-Marind 11 Allele
und Piper betle bei den Sumpf-Marind 13 Allele, bei den Land-Marind Land 11
Allele und schließlich bei den Strand-Marind 10 Allele.
Bei der Identifikation der Wati-Varianten und der Aufklärung des Status
von Wati in der Region Merauke auf der Basis von indigenem Wissen als auch
der Morphologie und Genetik wurde gefunden, das die Wati-Pflanze die Arten
Piper wichmannii und Piper methysticum umfasst. Piper methysticum umfasst
fünf Cultivare: Babid, Wati Kuning, Safurawe, Palima und Munana. Diese
Verteilung von Wati (Piper methysticum und Piper wichimannii) wird nur in
Melanesien, Mikronesien und Polynesien gefunden, die zentrale Regionen
Ozeaniens bilden.
Zur Aufklärung des taxonomischen Status der Wati-Pflanze (Piper
methysticum und Piper wichimannii) in Merauke müssen genetische Studien
durchgeführt werden, um neue Haplotypen zu entdecken, die in anderen Proben
von Wati aus Papua und von anderen Inseln erwartet werden.