Phylogeny and historical biogeography of the Australian Camphorosmeae (Chenopodiaceae) [Elektronische Ressource] / Jonathan F. Cabrera

Jon Cabrera

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• Publié par: johannes_gutenberg-universitat_mainz
• Publié le: 01 janvier 2007
• Nombre de lectures: 24
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 5 Mo

Extrait

PHYLOGENY AND HISTORICAL BIOGEOGRAPHY
OF THE AUSTRALIAN CAMPHOROSMEAE
(CHENOPODIACEAE)






Dissertation zur
Erlangung des Grades
"Doktor der Naturwissenschaften"



am Fachbereich Biologie
der Johannes Gutenberg-Universität
in Mainz







Jonathan F. Cabrera
geb. in Sta. Cruz, Laguna, Philippinen


Mainz, im Juni 2007











AUSTRALIAN CAMPHOROSMEAE TABLE OF CONTENTS



TABLE OF CONTENTS
LISTS OF TABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
LFIGURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii
TABLE OF APPENDICES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X

1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Systematics of Camphorosmeae (Salsoloideae, Chenopodiaceae) . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Australian aridification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 Statement of research . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2 MATERIALS AND METHODS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1 Taxon sampling and DNA extraction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Selection and evaluation of molecular markers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 DNA amplification and sequencing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.4 Tests of incongruence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.5 Phylogenetic analyses 15
2.5.1 Model selection 15
2.5.2 Bayesian statistics implementing the MCMC algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5.3 Maximum likelihood analysis and parsimony bootstrap 17
2.6 Molecular clock test and divergence time calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.7 Morphological characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.8 Ancestral area reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.8.1 Dispersal-vicariance analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.8.2 Primary Brooks parsimony analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.8.3 Cladistic analysis of distributions and endemism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.8.4 Ancestral area analysis 25
2.8.5 Weighted ancestral area analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3 R ESULTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.1 DNA sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2 Characteristics of the molecular markers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3 Phylogeny of Camphorosmeae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.3.1 Phylogeny based on ETS sequence data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.3.2 Phylogeny based on ITS sequence data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.3 Phylogeny based on the concatenated ETS-ITS sequence data . . . . . . . . . . . . 35
3.3.4 Phylogeny based on trnS-trnG IGS sequence data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3.5 Phylogeny based on trnP-psaJ spacer sequence data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.4 Age of the Australian Camphorosmeae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.5 Morphological characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.6 Historical biogeography of Camphorosmeae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.6.1 Dispersal-vicariance analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.6.2 Primary Brooks parsimony analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.6.3 Cladistic analysis of distributions and endemism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.6.4 Ancestral area analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.6.5 Weighted ancestral area analysis 56

v
AUSTRALIAN CAMPHOROSMEAE TABLE OF CONTENTS




4 DISCUSSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.1 The phylogeny of the Australian Camphorosmeae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.1.1 Suitability of molecular markers in phylogenetic studies of Cam-
phorosmeae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.1.2 Phylogenetic relationships among Australian Camphorosmeae . . . . . . . . . . . 61
4.1.3 Age of the Australian Camphorosmeae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.2 Morphological mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.2.1 Winged fruiting perianth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.2.2 Other forms of the fruiting perianth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.2.3 Homology vs. convergent evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.3 Phylogeny and generic concepts: implications to the taxonomy of the
Camphorosmeae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.4 The biogeography of Camphorosmeae and Australian Tertiary aridi-
fication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.4.1 Biogeographic history of the Australian Camphorosmeae . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.4.2 The role of aridity in the evolutionary history of Campho-
rosmeae in Australia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.4.3 Comparisons of biogeographic patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

5 SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

6 ZUSAMMENFASSUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

7 ACKNOWLEDGMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

8 LITERATURE CITED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92


vi
AUSTRALIAN CAMPHOROSMEAE LIST OF TABLES



LIST OF TABLES

Table 1. Classification of Camphorosmioideae (Scott, 1978) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Table 2. Characters and characters states scored for Camphorosmeae . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 3. Distribution of the native Australian Camphorosmeae genera in
Australia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Table 4. Total number of Camphorosmeae used in this study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Table 5. Characteristics and variation of the molecular markers in
Camphorosmeae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Table 6. Comparison of potentially informative characters (PIC) between
Roycea divaricata and Sclerolaena eurotioides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Table 7. P-values for the partition-homogeneity tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Table 8. Summary of most probable ancestral areas for the Australian
Camphorosmeae determined using multiple tests of biogeography . . . . . . . . . . 50
Table 9. Probability indices (PI) for all possible ancestral ranges inferred
from ancestral area analysis (AAA) and weighted ancestral area
analysis (WAAA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Table 10. Historical classification of genera in the Australian Campho-
rosmeae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78


vii
AUSTRALIAN CAMPHOROSMEAE LIST OF FIGURES



LIST OF FIGURES

Figure 1. Chenopod shrublands in Australia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Figure 2. Representative species of the Australian Camphorosmeae showing
the different fruiting perianth types and the variety of fruiting
perianth appendages . .