Die Forschungsgruppe Biodiversität um Peter Schönswetter und Božo Frajman vom Institut für Botanik der Universität Innsbruck beschäftigt sich insbesondere mit der Biodiversität in Gebirgsregionen, mit Schwerpunkt auf den Alpen. Obwohl diese zu einer der am besten erforschten Regionen der Welt gehören, sind die Verwandtschaftsverhältnisse vieler Pflanzengruppen auch dort noch immer nicht vollständig geklärt.
Kryptische Diversität
Eine solche taxonomisch schwierige Gruppe sind die Hainsimsen (Luzula), welche zahlreiche Arten umfassen, die sich äußerlich kaum unterscheiden, genetisch jedoch deutlich differenziert sind. Diese sogenannte kryptische Artenvielfalt stellt eine große Herausforderung für die taxonomische und evolutionäre Forschung dar, insbesondere wenn sie mit der Verdopplung des gesamten Genoms (Polyploidisierung), einem wichtigen Artbildungsmechanismus von Pflanzen, einhergeht.
Ziel einer Studie der Innsbrucker Forschungsgruppe war es, die evolutionären Beziehungen zwischen den Arten dieser Gruppe und die Rolle von Polyploidisierung für deren Entstehung aufzuklären. Dazu untersuchte das Forschungsteam mehr als 1.000 Individuen aus 340 Populationen in den Ostalpen und angrenzenden Regionen. Durch die Kombination moderner genomischer Methoden mit Messungen der Genomgröße und Chromosomenzählungen konnten selbst komplexe Verwandtschaftsverhältnisse rekonstruiert werden, die mit klassischen Ansätzen nicht auflösbar waren.
Genomverdopplungen und Hybridisierungen fördern Artbildung
Genomische Analysen zeigten, dass mehrfache Genomverdopplungen sowie Hybridisierungen zwischen Arten – teils auch über unterschiedliche Ploidie-Stufen hinweg – maßgeblich zur heutigen Vielfalt der Hainsimsen beigetragen haben. Besonders bemerkenswert ist der Nachweis einer tetraploiden Art, die aus der Hybridisierung zwischen diploiden und polyploiden Ausgangsarten hervorgegangen ist – ein bislang kaum dokumentierter Prozess in der Pflanzenevolution. „Unsere Arbeit unterstreicht die Bedeutung integrativer taxonomischer Ansätze für das Verständnis pflanzlicher Artbildung und zeigt, dass selbst in gut erforschten Regionen wie den Alpen noch komplexe evolutionäre Prozesse verborgen liegen“, sagt der Erstautor der Studie, Valentin Heimer.
Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift Systematic Biology veröffentlicht und ist das Ergebnis enger internationaler Zusammenarbeit mit Partner:innen aus sechs Ländern. Sie wurde durch Förderungen des Euregio Wissenschaftsfonds sowie durch bilaterale Programme der Slowenischen Forschungsagentur (ARRS) und der Österreichischen Agentur für Bildung und Internationalisierung (OeAD-GmbH) unterstützt.
Publikation: Hybridization and Polyploidy Shaped the Evolutionary History of a Complex of Cryptic Species in European Woodrushes (Luzula sect. Luzula). Heimer V., Carnicero P., Carrizo García C., Hilpold, A., Dolenc Koce J., Leal J. L., Li M., Varotto C., Schönswetter P. & Frajman B. Systematic Biology (2025), syaf065. DOI: 10.1093/sysbio/syaf065