Universität zu Köln

Reder, Tanja (2019). A case study of species delimitation with molecular methods: the algal genus Microthamnion (Microthamniales,Trebouxiophyceae). PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

The green algal genus Microthamnion (Microthamniales, Trebouxiophyceae) has been extensively studied, but the question of species delimitation remained a matter of controversy. The morphological traits used to discriminate species in Microthamnion have shown to be quite polymorphic, and the restriction enzyme analysis performed in a first molecular attempt does no longer meet modern standards. The present study used a detailed molecular approach and combined several methods to clarify the matter of species delimitation on a molecular level. A multi-gene alignment comprising the nuclear-encoded 18S, and 28S rRNA genes, and the ITS2 molecule, as well as the plastid-encoded rbcL gene was assembled and used for concatenated phylogenetic analyses. The 74 Microthamnion strains investigated in this study fell into four monophyletic clades (one with a distinct subdivision) and nine longbranched lineages, which are assumed to correspond to species level. An apomorphy analysis was performed in order to find non-homoplasious synapomorphies (NHSs), and thus unique molecular signatures, for the clades and lineages inferred from the phylogeny. In a novel approach that interpreted molecular data in an alternative way, these NHSs and other ‘phenotypic molecular characters’ were compiled in a data matrix and used for a parsimony tree reconstruction. The clade boundaries and lineages inferred from the Microthamnion phylogeny were confirmed by both, unique molecular signatures and the tree based on all phenotypic molecular characters, resulting in 14 putative species delineated by molecular methods.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Die Grünalgengattung Microthamnion (Microthamniales, Trebouxiophyceae) war Gegenstand zahlreicher Untersuchungen, jedoch blieb die Frage der Artabgrenzung umstritten. Die morphologischen Merkmale, die zur Artunterscheidung herangezogen wurden, erwiesen sich im Nachhinein als polymorph und eine Restriktionsanalyse, die im Mittelpunkt eines ersten molekularen Ansatzes stand, wird heutigen Standards nicht mehr gerecht. Die vorliegende Studie verfolgte nun einen detaillierten molekularen Ansatz, der mehrere Methoden kombinierte, um die Problematik der Artabgrenzung auf molekularer Ebene zu klären. Ein Multigen-Alignment, welches die kernkodierten 18Sund 28S-rRNA-Gene und das ITS2-Molekül sowie das plastidär kodierte rbcL-Gen umfasste, wurde aufgebaut und für kombinierte phylogenetische Analysen genutzt. Die in dieser Arbeit untersuchten 74 Microthamnion-Stämme gliederten sich in vier monophyletische Kladen (eine mit zwei klar abgegrenzten Untergruppen) und neun langästige Linien, von denen angenommen wird, dass sie dem Artlevel entsprechen. Eine Apomorphie-Analyse diente der Identifizierung nicht-homoplasischer Synapomorphien (NHSs), und damit einzigartiger molekularer Signaturen, für die aus der Phylogenie abgeleiteten Kladen und Linien. In einem neuartigen Ansatz, welcher molekulare Daten auf alternative Weise interpretierte, sind diese NHSs und weitere „phänotypische molekulare Merkmale“ in einer Datenmatrix zusammengefasst und für die Rekonstruktion eines Parsimonie-basierten Stammbaumes verwendet worden. Die Abgrenzungen der Kladen und Linien, die sich aus der Microthamnion-Phylogenie ergaben, wurden sowohl durch eindeutige molekulare Signaturen, als auch durch den auf allen phänotypischen molekularen Merkmalen basierenden Baum bestätigt. Insgesamt ließen sich so 14 Arten auf molekularer Ebene unterscheiden. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Reder, Tanja tanja-reder@gmx.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-104060
Date:	2019
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Botanical Institute
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language molecular phylogeny, Microthamnion, species delimitation UNSPECIFIED
Date of oral exam:	30 October 2019
Referee:	Name Academic Title Melkonian, Michael Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/10406