Phylogenie d. Meliaceae auf molekularer,phytochemischer und pollenmorphologischer Basis

Forschungsprojekt P 14150Phylogenie d. Meliaceae auf molekularer, phytochemischer und pollenmorphologischer BasisMary Rosabelle SAMUEL08.05.2000 Die Familie Meliaceae umfaßt ungefähr 600 Arten und ist tropisch verbreitet. Ihr wirtschaftlicher Wert beruht hauptsächlich auf der Verwendung als Nutzholz, z. B. echter Mahagoni (Swietenia mahagoni) und Toona ciliata. Die Familie wird chemisch durch Tetranortriterpenoide (Limonoide, Meliacine) charakterisiert, die besonders als Insektizide von beträchtlichem kommerziellen Interesse sind. Azadirachta indica hat mehrere Verwendungsmöglichkeiten, u. a. zur Bekämpfung von Insektenplagen und als billige Medizin zur Geburtenkontrolle. Trotz der hohen ökonomischen Bedeutung sind die taxonomischen Beziehungen innerhalb dieser Familie nach wie vor unklar. Die klassische Gruppierung der Gattungen und Triben sollte daher mit modernen Methoden überprüft werden. In einer taxonomischen Abhandlung jüngeren Datums der Gattung Aglaia, wurde ein weit gefaßtes Spezieskonzept aufgestellt. Hier zeigte sich, daß die wichtigsten morphologischen Merkmale - wie Blütenmorphologie, Indumentum, usw. eine sehr große Variationsbreite aufweisen. Heutzutage werden molekulare Methoden als der zuverlässigste Ansatz zur Rekonstruktion der Phylogenie innerhalb des Pflanzenreichs angesehen. Konservierte Gene wie etwa rbcL und matK, die in den Plastiden enthalten sind, sowie nukleare 26S rRNA-Gene können zur Analyse höherer taxonomischer Range innerhalb, der Meliaceae verwendet werden. Schnell evoluierende rDNA ITS (Internal Transcribed Spacer), sowie Intergenic Spacers (atpBlrbcL) und trnL spacer Sequenzen des Plastidengenoms können zur Untersuchung auf Artniveau in Agalaia benutzt werden. Die auf DNA-Daten basierenden phylogenetischen Stammbäume, sollen mit den Analysedaten der bioaktiven Inhaltsstoffe und mit pollenmorphologischen Merkmalen verglichen werden.

Meliaceae sind eine in den Tropen und Subtropen weit verbreitete Pflanzenfamilie. Sie treten in einer Vielzahl von Lebensräumen, von Regenwäldern und Mangrovesümpfen bis hin zu Halbwüsten auf. Das Holz einiger Vertreter gehört zu den weltweit meist begehrten, sodass die natürlichen Vorkommen vieler Arten bereits stark dezimiert wurden. Bio-aktive Substanzen in verschiedenen Gattungen haben beträchtliches Handelsinteresse geweckt. Auch in der Human- und Tier-Medizin finden Meliaceae breite Anwendungsmöglichkeiten (z. B. Krebs- und AIDS- Forschung). Trotz der großen ökonomischen Bedeutung ist die Familie in systematisch-taxonomischer Hinsicht bis jetzt unzureichend erforscht. Die komplizierte taxonomische Geschichte der Meliaceae und die Tatsache, dass das Problem taxonomischer Abgrenzungen (Unterfamilien, Triben, Gattungen, Arten) auf Basis morphologischer Untersuchungen alleine bis jetzt nicht zufridenstellend gelöst werden konnte, unterstreicht den Forschungsbedarf mit modernen Methoden. Molekulare Techniken können dazu verwendet werden, genetische Diversität und Struktur von bzw. Beziehungen zwischen Taxa zu untersuchen. Diese Daten stellen ein wertvolles Werkzeug für die Abgrenzung von Taxa vor allem solcher Pflanzengruppen dar, in denen die Anzahl diagnostischer morphologischer Merkmale limitiert ist und parallele evolutionäre Trends stammesgeschichtliche Beziehungen schwer nachvollziehbar machen. Wir führten deshalb Analysen mit verschiedenen DNA-Markern aus dem Kern- und dem Plastidengenom durch, wobei Repräsentanten aller vier aktuell anerkannten Unterfamilien der Meliaceae inkludiert wurden. Die Ergebnisse am Beispiel der Unterfamilien sowie der grössten Gattung Aglaia (Meliaceae) Unsere Ergebnisse unterstützen die Einteilung der Familie in die beiden größeren Unterfamilien, Melioideae und Swietenioideae. Die Vertreter der beiden monogenerischen Unterfamilien, Quivisianthe und Capuronianthus, fallen hingegen in die beiden größeren Unterfamilien, was die Zugehörigkeit in die beiden natürlichen Einheiten der Melioideae bzw. Swietenioideae unterstützt. Aglaia, größte Gattung der Meliaceae, ist in den Tropen Südostasiens, auf den Pazifischen Inseln und im Norden Australiens verbreitet. Sie umfasst mehr als 100 Arten in zwei Sektionen (Amoora und Aglaia) mit größeren taxonomischen Problemen als in jeder anderen Gattung der Meliaceae. Das führte zur Übernahme eines sehr weiten Artkonzeptes, in dem die Taxa eine große morphologische Bandbreite umfassen. Unsere Ergebnisse auf Basis von DNA-Daten und phytochemischen Profilen der jeweiligen Taxa verdeutlichen, dass die Gattung paraphyletisch ist und sich mindestens drei taxonomische Einheiten abgrenzen lassen: a) eine Kerngruppe der Sektion Amoora mit engen Beziehungen zu den Gattungen Lansium und Reinwardtiodendron, b) eine Gruppe mit morphologischen Zwischenformen der beiden Sektionen (A. teysmanniana, A. lawii), und c) Vertreter der Sektion Aglaia. Komplexe Arten sind genetisch heterogener als taxonomisch isolierte Arten und umfassen mehr als nur ein abgrenzbares Taxon.